5.2 字符串与零拷贝转换

字符串与切片同源，运行时里都是「头部 + 别处的内存」（布局见 5.1.1），但它只读、不可变，自成一类。不可变换来共享与免拷贝的好处，也带来一个直接代价：string 与 []byte 互转默认要拷贝一份字节。本节剖开这份拷贝，看编译器在哪些场景下能把它省掉，再到 Go 1.20 给出的手动零拷贝工具，以及由此而来的安全契约。

5.2.1 字符串与 []byte 的转换

字符串不可变带来一个直接代价：string 与 []byte 互转默认要拷贝一份字节。原因正是不可变, []byte 可写，若让它直接指向某个字符串的底层字节，改 []byte 就等于改了那个「不可变」的字符串，破坏了一切共享假设。所以运行时老老实实 memmove 一份：

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// runtime: []byte → string（string.go，节选）
func slicebytetostring(buf *tmpBuf, ptr *byte, n int) string {
    // ...
    p := mallocgc(uintptr(n), nil, false) // 分配新内存
    memmove(p, unsafe.Pointer(ptr), uintptr(n)) // 拷贝字节
    return unsafe.String((*byte)(p), n)
}

这份拷贝在热路径上可能可观。好在编译器认得几类「转换后字节立刻被读、不可能被改」的模式，把拷贝省掉。最常见的两个是用 []byte 临时当 map 键查询，与对 []byte(s) 直接 range：

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var m map[string]int
_ = m[string(b)]      // 编译器：临时 string 仅用于查 map，无需拷贝（走 slicebytetostringtmp）
for i, c := range []byte(s) { // 编译器：仅遍历，不持久化，无需真正建切片
    _, _ = i, c
}

要在自己代码里手动零拷贝转换，Go 1.20 给了正式工具：unsafe.String(*byte, len) 把一段字节当字符串看，unsafe.StringData(string) *byte 取字符串底层指针，unsafe.Slice / unsafe.SliceData 是切片侧的对应物。它们取代了过去靠 reflect.StringHeader / reflect.SliceHeader 手工拼头部的脆弱写法（那种写法在有 GC 移动与字段对齐变化时并不可靠）。代价是你要自己担保转换之后那段字节不再被修改，否则就把不可变契约捅破了：

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// 零拷贝、且你能保证 b 此后只读时，才可这样转
s := unsafe.String(unsafe.SliceData(b), len(b))

延伸阅读的文献

The Go Authors. runtime/string.go：slicebytetostring / stringStruct（字符串布局与转换）. https://github.com/golang/go/blob/master/src/runtime/string.go
The Go Authors. Go 1.20 Release Notes（unsafe.String / unsafe.StringData / unsafe.SliceData）. https://go.dev/doc/go1.20
Rob Pike. Strings, bytes, runes and characters in Go. The Go Blog, 2013. https://go.dev/blog/strings