Go  rune 类型

刚接触 Go 语言时，就听说有一个叫rune的数据类型，即使查阅过一些资料，对它的理解依旧比较模糊，加之对陌生事物的天然排斥，在之后很长一段时间的编程工作中，我都没有让它出现在我的代码里。

逃避虽然有用，但是似乎有些可耻，想要成为一名成熟、优秀的 Go 语言开发工程师，必须要有直面陌生事物并且成功运用的勇气和能力，带着这样的觉悟，让我们一起走近rune，直视它！

了解一下，rune类型究竟是什么？

rune类型是 Go 语言的一种特殊数字类型。在builtin/builtin.go文件中，它的定义：type rune = int32；官方对它的解释是：rune是类型int32的别名，在所有方面都等价于它，用来区分字符值跟整数值。使用单引号定义 ，返回采用 UTF-8 编码的 Unicode 码点。Go 语言通过rune处理中文，支持国际化多语言。

众所周知，Go 语言有两种类型声明方式：一种叫类型定义声明，另一种叫类型别名声明。其中，别名的使用在大型项目重构中作用最为明显，它能解决代码升级或迁移过程中可能存在的类型兼容性问题。而rune跟byte是 Go 语言中仅有的两个类型别名，专门用来处理字符。当然，我们也可以通过type关键字加等号的方式声明更多的类型别名。

学习一下，rune类型怎么用？

我们知道，字符串由字符组成，字符的底层由字节组成，而一个字符串在底层的表示是一个字节序列。在 Go 语言中，字符可以被分成两种类型处理：对占 1 个字节的英文类字符，可以使用byte（或者unit8）；对占 1 ~ 4 个字节的其他字符，可以使用rune（或者int32），如中文、特殊符号等。

下面，我们通过示例应用来具体感受一下。

统计带中文字符串长度

// 使用内置函数 len() 统计字符串长度
fmt.Println(len("Go语言编程"))  // 输出：14  

前面说到，字符串在底层的表示是一个字节序列。其中，英文字符占用 1 字节，中文字符占用 3 字节，所以得到的长度 14 显然是底层占用字节长度，而不是字符串长度，这时，便需要用到rune类型。

// 转换成 rune 数组后统计字符串长度
fmt.Println(len([]rune("Go语言编程")))  // 输出：6

这回对了。很容易，我们解锁了rune类型的第一个功能，即统计字符串长度。

• 截取带中文字符串

如果想要截取字符串中 ”Go语言“ 这一段，考虑到底层是一个字节序列，或者说是一个数组，通常情况下，我们会这样：

s := "Go语言编程"
// 8=2*1+2*3
fmt.Println(s[0:8])  // 输出：Go语言

结果符合预期。但是，按照字节的方式进行截取，必须预先计算出需要截取字符串的字节数，如果字节数计算错误，就会显示乱码，比如这样：

s := "Go语言编程"
fmt.Println(s[0:7]) // 输出：Go语�

此外，如果截取的字符串较长，那通过字节的方式进行截取显然不是一个高效准确的办法。那有没有不用计算字节数，简单又不会出现乱码的方法呢？不妨试试这样：

s := "Go语言编程"
// 转成 rune 数组，需要几个字符，取几个字符
fmt.Println(string([]rune(s)[:4])) // 输出：Go语言    

到这里，我们解锁了rune类型的第二个功能，即截取字符串。

思考一下，为什么rune类型可以做到？

通过上面的示例，我们发现似乎在处理带中文的字符串时，都需要用到rune类型，这究竟是为什么呢？除了使用rune类型，还有其他方法吗？

在深入思考之前，我们需要首先弄清楚string、byte、rune三者间的关系。

字符串在底层的表示是由单个字节组成的一个不可修改的字节序列，字节使用UTF-8[1]编码标识Unicode[2]文本。Unicode 文本意味着.go文件内可以包含世界上的任意语言或字符，该文件在任意系统上打开都不会乱码。UTF-8 是 Unicode 的一种实现方式，是一种针对 Unicode 可变长度的字符编码，它定义了字符串具体以何种方式存储在内存中。UFT-8 使用 1 ~ 4 为每个字符编码。

Go 语言把字符分byte和rune两种类型处理。byte是类型unit8的别名，用于存放占 1 字节的 ASCII 字符，如英文字符，返回的是字符原始字节。rune是类型int32的别名，用于存放多字节字符，如占 3 字节的中文字符，返回的是字符 Unicode 码点值。如下图所示：

s := "Go语言编程"
// byte
fmt.Println([]byte(s)) // 输出：[71 111 232 175 173 232 168 128 231 188 150 231 168 139]
// rune
fmt.Println([]rune(s)) // 输出：[71 111 35821 35328 32534 31243]

它们的对应关系如下图：

了解了这些，我们再回过来看看，刚才的问题是不是清楚明白很多？接下来，让我们再来看看源码中是如何处理的，以utf8.RuneCountInString()[3]函数为例。

示例：

// 统计字符串长度
fmt.Println(utf8.RuneCountInString("Go语言编程")) // 输出：6

源码：

// RuneCountInString is like RuneCount but its input is a string.
func RuneCountInString(s string) (n int) {
 // 调用 len() 函数得到字节数
 ns := len(s)
 for i := 0; i < ns; n++ {
  c := s[i]
  // 如码点值小于 128，则为占 1 字节的 ASCII 字符（或者说英文字符），长度 + 1
  if c < RuneSelf { // RuneSelf = 128
   // ASCII fast path
   i++
   continue
  }
  // 查询首字节信息表，得到中文占 3 字节，所以这里的 x = 3
  x := first[c]
  // 判断 x = 3,xx = 241（0xF1）
  if x == xx {
   i++ // invalid.
   continue
  }
  // 提取有效的 UTF-8 字节长度编码信息，size = 3
  size := int(x & 7)
  if i+size > ns {
   i++ // Short or invalid.
   continue
  }
  // 提取有效字节范围
  accept := acceptRanges[x>>4]
  // accept.lo，accept.hi，表示 UTF-8 中第二字节的有效范围
  // locb = 0b10000000，表示 UTF-8 编码非首字节的数值下限
  // hicb = 0b10111111，表示 UTF-8 编码非首字节的数值上限
  if c := s[i+1]; c < accept.lo || accept.hi < c {
   size = 1
  } else if size == 2 {
  } else if c := s[i+2]; c < locb || hicb < c {
   size = 1
  } else if size == 3 {
  } else if c := s[i+3]; c < locb || hicb < c {
   size = 1
  }
  i += size
 }
 return n
}

调用该函数时，传入一个原始的字符串，代码会根据每个字符的码点大小判断是否为 ASCII 字符，如果是，则算做 1 位；如果不是，则查询首字节表，明确字符占用的字节数，验证有效性后再进行计数。

小小总结

在我看来，rune类型只是一种名称叫法，表示用来处理长度大于 1 字节（ 8 位）、不超过 4 字节（ 32 位）的字符类型。但万变不离其宗，我们使用函数时，无论传入参数的是原始字符串还是rune，最终都是对字节进行处理。看似陌生的事物，沉下心了解到其本质以后，才发现原来并不陌生，缺少的只是正视它的勇气！

[1]

UTF-8:https://zh.wikipedia.org/wiki/UTF-8

[2]

Unicode:https://zh.wikipedia.org/wiki/Unicode

[3]

utf8.RuneCountInString():https://golang.org/src/unicode/utf8/utf8.go