Golang 中整数转字符串的方法

Go  /  管理员 发布于 5年前   364

整形转字符串经常会用到，本文讨论一下 Golang 提供的这几种方法。基于 go1.10.1

fmt.Sprintf

fmt 包应该是最常见的了，从刚开始学习 Golang 就接触到了，写 ‘hello, world' 就得用它。它还支持格式化变量转为字符串。

func Sprintf(format string, a ...interface{}) stringSprintf formats according to a format specifier and returns the resulting string.fmt.Sprintf("%d", a)

%d 代表十进制整数。

strconv.Itoa

func Itoa(i int) stringItoa is shorthand for FormatInt(int64(i), 10).strconv.Itoa(a)

strconv.FormatInt

func FormatInt(i int64, base int) stringFormatInt returns the string representation of i in the given base, for 2 <= base <= 36. The result uses the lower-case letters ‘a' to ‘z' for digit values >= 10.

参数 i 是要被转换的整数， base 是进制，例如2进制，支持2到36进制。

strconv.Format(int64(a), 10)

Format 的实现

[0, 99)的两位整数

对于小的（小于等于100）十进制正整数有加速优化算法：

if fastSmalls && 0 <= i && i < nSmalls && base == 10 { return small(int(i))}

加速的原理是提前算好100以内非负整数转换后的字符串。

const smallsString = "00010203040506070809" + "10111213141516171819" + "20212223242526272829" + "30313233343536373839" + "40414243444546474849" + "50515253545556575859" + "60616263646566676869" + "70717273747576777879" + "80818283848586878889" + "90919293949596979899"

可以看出来，转换后的结果是从1到99都有，而且每个结果只占两位。当然个人数的情况还得特殊处理，个位数结果只有一位。

func small(i int) string { off := 0 if i < 10 {  off = 1 } return smallsString[i*2+off : i*2+2]}

如果被转换的数字是个位数，那么偏移量变成了1，默认情况是0。

只支持2到36进制的转换。36进制是10个数字加26个小写字母，超过这个范围无法计算。

var a [64 + 1]byte

整形最大64位，加一位是因为有个符号。转换计算时，要分10进制和非10进制的情况。

10进制转换

10进制里，两位两位转换，为什么这么干？两位数字时100以内非负整数转换可以用上面的特殊情况加速。很有意思。

us := uint(u)for us >= 100 { is := us % 100 * 2 us /= 100 i -= 2 a[i+1] = smallsString[is+1] a[i+0] = smallsString[is+0]}

2、4、8、16、32进制的转换。

const digits = "0123456789abcdefghijklmnopqrstuvwxyz"var shifts = [len(digits) + 1]uint{  1 << 1: 1,  1 << 2: 2,  1 << 3: 3,  1 << 4: 4,  1 << 5: 5,}if s := shifts[base]; s > 0 { // base is power of 2: use shifts and masks instead of / and % b := uint64(base) m := uint(base) - 1 // == 1<<s - 1 for u >= b { i-- a[i] = digits[uint(u)&m] u >>= s } // u < base i-- a[i] = digits[uint(u)]}

通过循环求余实现。进制的转换也是这种方式。

for u >= b {  i--  a[i] = uint(u)&m  u >>= s}

上面的代码实现了进制的转换。而 digits[uint(u)&m] 实现了转换后的结果再转成字符。

常规情况

b := uint64(base)for u >= b { i-- q := u / b a[i] = digits[uint(u-q*b)] u = q}// u < basei--a[i] = digits[uint(u)]

依然是循环求余来实现。这段代码更像是给人看的。和上面2的倍数的进制转换的区别在于，上面的代码把除法 / 换成了右移（ >> ） s 位，把求余 % 换成了逻辑与 & 操作。

Sprintf 的实现

switch f := arg.(type) {  case bool:    p.fmtBool(f, verb)  case float32:    p.fmtFloat(float64(f), 32, verb)  case float64:    p.fmtFloat(f, 64, verb)  case complex64:    p.fmtComplex(complex128(f), 64, verb)  case complex128:    p.fmtComplex(f, 128, verb)  case int:    p.fmtInteger(uint64(f), signed, verb)  ...}

判断类型，如果是整数 int 类型，不需要反射，直接计算。支持的都是基础类型，其它类型只能通过反射实现。

Sprintf 支持的进制只有10 %d 、16 x 、8 o 、2 b 这四种，其它的会包 fmt: unknown base; can't happen 异常。

switch base {case 10: for u >= 10 { i-- next := u / 10 buf[i] = byte('0' + u - next*10) u = next }case 16: for u >= 16 { i-- buf[i] = digits[u&0xF] u >>= 4 }case 8: for u >= 8 { i-- buf[i] = byte('0' + u&7) u >>= 3 }case 2: for u >= 2 { i-- buf[i] = byte('0' + u&1) u >>= 1 }default: panic("fmt: unknown base; can't happen")}

2、8、16进制和之前 FormatInt 差不多，而10进制的性能差一些，每次只能处理一位数字，而不像 FormatInt 一次处理两位。

性能对比

var smallInt = 35var bigInt = 999999999999999func BenchmarkItoa(b *testing.B) {  for i := 0; i < b.N; i++ {    val := strconv.Itoa(smallInt)    _ = val  }}func BenchmarkItoaFormatInt(b *testing.B) {  for i := 0; i < b.N; i++ {    val := strconv.FormatInt(int64(smallInt), 10)    _ = val  }}func BenchmarkItoaSprintf(b *testing.B) {  for i := 0; i < b.N; i++ {    val := fmt.Sprintf("%d", smallInt)    _ = val  }}func BenchmarkItoaBase2Sprintf(b *testing.B) {  for i := 0; i < b.N; i++ {    val := fmt.Sprintf("%b", smallInt)    _ = val  }}func BenchmarkItoaBase2FormatInt(b *testing.B) {  for i := 0; i < b.N; i++ {    val := strconv.FormatInt(int64(smallInt), 2)    _ = val  }}func BenchmarkItoaBig(b *testing.B) {  for i := 0; i < b.N; i++ {    val := strconv.Itoa(bigInt)    _ = val  }}func BenchmarkItoaFormatIntBig(b *testing.B) {  for i := 0; i < b.N; i++ {    val := strconv.FormatInt(int64(bigInt), 10)    _ = val  }}func BenchmarkItoaSprintfBig(b *testing.B) {  for i := 0; i < b.N; i++ {    val := fmt.Sprintf("%d", bigInt)    _ = val  }}

压测有三组对比，小于100的情况，大数字的情况，还有二进制的情况。

BenchmarkItoa-8         300000000     4.58 ns/op    0 B/op    0 allocs/opBenchmarkItoaFormatInt-8     500000000     3.07 ns/op    0 B/op    0 allocs/opBenchmarkItoaBase2Sprintf-8   20000000     86.4 ns/op    16 B/op    2 allocs/opBenchmarkItoaBase2FormatInt-8  50000000     30.2 ns/op    8 B/op    1 allocs/opBenchmarkItoaSprintf-8      20000000     83.5 ns/op    16 B/op    2 allocs/opBenchmarkItoaBig-8        30000000     44.6 ns/op    16 B/op    1 allocs/opBenchmarkItoaFormatIntBig-8   30000000     43.9 ns/op    16 B/op    1 allocs/opBenchmarkItoaSprintfBig-8    20000000    108 ns/op    24 B/op    2 allocs/op

1. Sprintf 在所有情况中都是最差的，还是别用这个包了。
2. 小于100的情况会有加速，不光是性能上的加速，因为结果是提前算好的，也不需要申请内存。
3. FormatInt 10进制性能最好，其它的情况差一个数量级。
4. Itoa 虽然只是封装了 FormatInt ，对于性能还是有一些影响的。

本文涉及的代码可以从 这里 下载。

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持。