Golang字符串实际大小的基准测试 - 结果有误？

Golang字符串实际大小的基准测试 - 结果有误？ 以下是我的基准测试：

func get() string {
    return string([]byte{0x41, 0x42, 0x43})
}    

var g string

func BenchmarkString(b *testing.B) {
    for i := 0; i < b.N; i++ {
        g = get()
    }

    fmt.Println("unsafe.Sizeof(g)", unsafe.Sizeof(g), b.N, g)
}

这个测试正确吗？以下是输出结果： unsafe.Sizeof(g) 16 100000000 ABC 100000000 13.7 ns/op 3 B/op 1 allocs/op

字符串的大小似乎是16字节，而基准测试显示每次操作只有3字节，这看起来不太合理。该如何解释？

我原本预期字符串的实际大小应该是： len(str) + unsafe.Sizeof(str) * 4

也就是说len(str)是开销，然后每个符文（len(str) = 符文数量）再占用4个字节，因为符文的大小与int32相同。如果我的理解有误，请指正。


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5 回复

这是一篇关于内存分配器的好文章，它以易读的方式解释了许多内容：https://povilasv.me/go-memory-management/

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你还在进行从字节切片到字符串的转换，所以无论如何都需要进行内存分配。对于一个四字节的字符串分配四字节内存看起来是符合预期的。

calmh:

三个字节（字符串数据并非"宽"字符，每个代码点占四个字节，它只是普通数据）。由于你将其传递给 fmt.Println，它会被分配到堆上，因此编译器无法保证它不会逃逸出当前函数的生命周期范围。

我已经注释掉了打印行，所以没有输出。但它仍然分配了 3 B/op。如果我将字符串中的符文数量增加到 4，它会分配 4 B/op，依此类推。

看起来这里的情况比表面更复杂。

字符串的Sizeof为16字节，因为字符串是一个包含指针（8字节）和长度（8字节）的结构体。这个结构体本身没有分配内存，因为它位于栈上。分配的是指向的数据，即三个字节（字符串数据不是"宽"字符，每个代码点四字节，它只是数据）。由于你将其传递给fmt.Println，它会在堆上分配内存，因为编译器无法保证它不会超出当前函数调用的生命周期。

你进行了大量的微基准测试并对结果提出疑问。你的探索是否有更宏观的意义？如果现在你应该得出一个结论，那就是对于这类小细节，一切都取决于具体情况。是否有内存分配取决于数据的使用方式等等。

您的基准测试结果实际上是正确的，但您对Go字符串内存结构的理解有误。让我解释一下：

Go字符串的内部结构

Go字符串在内存中是一个结构体，包含两个字段：

type stringStruct struct {
    str unsafe.Pointer  // 指向底层字节数组的指针
    len int             // 字符串长度
}

在64位系统上：

  • unsafe.Pointer 占用 8 字节
  • int 占用 8 字节
  • 总计：16 字节

这就是为什么 unsafe.Sizeof(g) 返回 16 - 它测量的是字符串头结构的大小，而不是底层数据的大小。

基准测试结果分析

您的基准测试结果：

  • 13.7 ns/op - 每次操作耗时
  • 3 B/op - 每次操作分配3字节（字符串"ABC"的实际内容）
  • 1 allocs/op - 每次操作1次内存分配

这是正确的，因为：

  1. 字符串"ABC"确实占用3个字节（每个ASCII字符1字节）
  2. 字符串头结构（16字节）在栈上分配，不计入堆分配
  3. 只有字符串内容（3字节）在堆上分配

验证示例

func TestStringMemory(t *testing.T) {
    s := "ABC"
    
    // 字符串头大小
    fmt.Printf("String header size: %d bytes\n", unsafe.Sizeof(s))
    
    // 字符串内容大小
    fmt.Printf("String content size: %d bytes\n", len(s))
    
    // 总内存占用（近似）
    total := unsafe.Sizeof(s) + uintptr(len(s))
    fmt.Printf("Total approximate memory: %d bytes\n", total)
}

输出：

String header size: 16 bytes
String content size: 3 bytes  
Total approximate memory: 19 bytes

正确的理解

  • unsafe.Sizeof() 返回类型本身的大小，不包含指针指向的数据
  • 基准测试的 B/op 只计算堆分配，不包含栈分配
  • 字符串内容以UTF-8编码存储，ASCII字符每个占用1字节

您的基准测试结果是准确的，反映了Go字符串内存管理的真实行为。

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