Go 中的分片数组,实际上有点类似于Java中的ArrayList,是一个可以扩展的数组,但是Go中的切片由比较灵活,它和数组很像,也是基于数组,所以在了解Go切片前我们先了解下数组。
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数组简单描述就由相同类型元素组成的数据结构, 在创建初期就确定了长度,是不可变的。
但是Go的数组类型又和C与Java的数组类型不一样, NewArray 用于创建一个数组,从源码中可以看出最后返回的是 Array{}的指针,并不是第一个元素的指针,在Go中数组属于值类型,在进行传递时,采取的是值传递,通过拷贝整个数组。Go语言的数组是一种有序的struct。
Go 语言的数组有两种不同的创建方式,一种是显示的初始化,一种是隐式的初始化。
注意一定是使用 [...]T 进行创建,使用三个点的隐式创建,编译器会对数组的大小进行推导,只是Go提供的一种语法糖。
其次,Go中数组的类型,是由数值类型和长度两个一起确定的。[2]int 和 [3]int 不是同一个类型,不能进行传参和比较,把数组理解为类型和长度两个属性的结构体,其实就一目了然了。
Go中的数组属于值类型,通常应该存储于栈中,局部变量依然会根据逃逸分析确定存储栈还是堆中。
编译器对数组函数中做两种不同的优化:
在静态区完成赋值后复制到栈中。
总结起来,在不考虑逃逸分析的情况下,如果数组中元素的个数小于或者等于 4 个,那么所有的变量会直接在栈上初始化,如果数组元素大于 4 个,变量就会在静态存储区初始化然后拷贝到栈上。
由于数组是值类型,那么赋值和函数传参操作都会复制整个数组数据。
不管是赋值或函数传参,地址都不一致,发生了拷贝。如果数组的数据较大,则会消耗掉大量内存。那么为了减少拷贝我们可以主动的传递指针呀。
地址是一样的,不过传指针会有一个弊端,从打印结果可以看到,指针地址都是同一个,万一原数组的指针指向更改了,那么函数里面的指针指向都会跟着更改。
同样的我们将数组转换为切片,通过传递切片,地址是不一样的,数组值相同。
切片是引用传递,所以它们不需要使用额外的内存并且比使用数组更有效率。
所以,切片属于引用类型。
通过这种方式可以将数组转换为切片。
中间不加三个点就是切片,使用这种方式创建切片,实际上是先创建数组,然后再通过第一种方式创建。
使用make创建切片,就不光编译期了,make创建切片会涉及到运行期。1. 切片的大小和容量是否足够小;
切片是否发生了逃逸,最终在堆上初始化。如果切片小的话会先在栈或静态区进行创建。
切片有一个数组的指针,len是指切片的长度, cap指的是切片的容量。
cap是在初始化切片是生成的容量。
发现切片的结构体是数组的地址指针array unsafe.Pointer,而Go中数组的地址代表数组结构体的地址。
slice 中得到一块内存地址,array[0]或者unsafe.Pointer(array[0])。
也可以通过地址构造切片
nil切片:指的unsafe.Pointer 为nil
空切片:
创建的指针不为空,len和cap为空
当一个切片的容量满了,就需要扩容了。怎么扩,策略是什么?
如果原来数组切片的容量已经达到了最大值,再想扩容, Go 默认会先开一片内存区域,把原来的值拷贝过来,然后再执行 append() 操作。这种情况对现数组的地址和原数组地址不相同。
从上面结果我们可以看到,如果用 range 的方式去遍历一个切片,拿到的 Value 其实是切片里面的值拷贝,即浅拷贝。所以每次打印 Value 的地址都不变。
由于 Value 是值拷贝的,并非引用传递,所以直接改 Value 是达不到更改原切片值的目的的,需要通过 slice[index] 获取真实的地址。
[5]int 是数组,而 []int 是切片。二者看起来相似,实则是根本上不同的数据结构。
切片的数据结构中,包含一个指向数组的指针 array ,当前长度 len ,以及最大容量 cap 。在使用 make([]int, len) 创建切片时,实际上还有第三个可选参数 cap ,也即 make([]int, len, cap) 。在不声明 cap 的情况下,默认 cap=len 。当切片长度没有超过容量时,对切片新增数据,不会改变 array 指针的值。
当对切片进行 append 操作,导致长度超出容量时,就会创建新的数组,这会导致和原有切片的分离。在下例中
由于 a 的长度超出了容量,所以切片 a 指向了一个增长后的新数组,而 b 仍然指向原来的老数组。所以之后对 a 进行的操作,对 b 不会产生影响。
试比较
本例中, a 的容量为6,因此在 append 后并未超出容量,所以 array 指针没有改变。因此,对 a 进行的操作,对 b 同样产生了影响。
下面看看用 a := []int{} 这种方式来创建切片会是什么情况。
可以看到,空切片的容量为0,但后面向切片中添加元素时,并不是每次切片的容量都发生了变化。这是因为,如果增大容量,也即需要创建新数组,这时还需要将原数组中的所有元素复制到新数组中,开销很大,所以GoLang设计了一套扩容机制,以减少需要创建新数组的次数。但这导致无法很直接地判断 append 时是否创建了新数组。
如果一次添加多个元素,容量又会怎样变化呢?试比较下面两个例子:
那么,是不是说,当向一个空切片中插入 2n-1 个元素时,容量就会被设置为 2n 呢?我们来试试其他的数据类型。
可以看到,根据切片对应数据类型的不同,容量增长的方式也有很大的区别。相关的源码包括: src/runtime/msize.go , src/runtime/mksizeclasses.go 等。
我们再看看切片初始非空的情形。
可以看到,与刚刚向空切片添加5个int的情况一致,向有3个int的切片中添加2个int,容量增长为6。
需要注意的是, append 对切片扩容时,如果容量超过了一定范围,处理策略又会有所不同。可以看看下面这个例子。
具体为什么会是这样的变化过程,还需要从 源码 中寻找答案。下面是 src/runtime/slice.go 中的 growslice 函数中的核心部分。
GoLang中的切片扩容机制,与切片的数据类型、原本切片的容量、所需要的容量都有关系,比较复杂。对于常见数据类型,在元素数量较少时,大致可以认为扩容是按照翻倍进行的。但具体情况需要具体分析。
Go 中数组的长度是不可改变的,而 Slice 解决的就是对不定长数组的需求。他们的区别主要有两点。
数组:
切片:
注意 1
虽然数组在初始化时也可以不指定长度,但 Go 语言会根据数组中元素个数自动设置数组长度,并且不可改变。切片通过 append 方法增加元素:
如果将 append 用在数组上,你将会收到报错:first argument to append must be slice。
注意 2
切片不只有长度(len)的概念,同时还有容量(cap)的概念。因此切片其实还有一个指定长度和容量的初始化方式:
这就初始化了一个长度为3,容量为5的切片。
此外,切片还可以从一个数组中初始化(可应用于如何将数组转换成切片):
上述例子通过数组 a 初始化了一个切片 s。
当切片和数组作为参数在函数(func)中传递时,数组传递的是值,而切片传递的是指针。因此当传入的切片在函数中被改变时,函数外的切片也会同时改变。相同的情况,函数外的数组则不会发生任何变化。
切片本身并不是动态数组或者数组指针。它内部实现的数据结构通过指针引用底层数组,设定相关属性将数据读写操作限定在指定的区域内。切片本身是一个只读对象,其工作机制类似数组指针的一种封装。
切片三要素:
指针:指向地址
长度:len
容量:cap
切片初始化,len=cap
切片是引用类型(新地址,指向原地址上的值),最大的特点是,引用的地址上值改变,切片也会改变
另外,数组作为函数的参数,那么实际传递的参数是一份数组的拷贝,而不是数组的指针。
所以函数中对数组改变,返回后数组不会改变
1.切片vs数组
2.切片是引用传递,所以它们不需要使用额外的内存并且比使用数组更有效率 。
3.空切片 vs nil切片
4.切片扩容:
4.1 扩容策略
4.2扩容是生成全新的内存地址还是在原来的地址后追加?
4.2.1 slice创建方法一:【分扩容情况,是否扩容】
slice := []int{10, 20, 30, 40}
newSlice := append(slice, 50)
Go 默认会先开一片内存区域,把原来的值拷贝过来,然后再执行 append() 操作。这种情况丝毫不影响原数组。
4.2.2 切片字面量创建【新地址】
由于原数组还有容量可以扩容,所以执行 append() 操作以后,会在原数组上直接操作,所以这种情况下,扩容以后的数组还是指向原来的数组。
array := [4]int{10, 20, 30, 40}
slice := array[0:2]
newSlice := append(slice, 50)
详细参考链接
打印结果:
并非所有时候都适合用切片代替数组,因为切片底层数组可能会在堆上分配内存,而且小数组在栈上拷贝的消耗也比make 消耗小
学习链接
sync/atomic的使用
Go之 unsafe.Pointer
总结:
定义一个切片,然后让切片去引用一个已经创建好的数组。基本语法如下:
索引1:切片引用的起始元素位
索引2:切片只引用该元素位之前的元素
例程如下:
在该方法中,我们未指定容量cap,这里的值为5是系统定义的。
在方法一中,可以用arr数组名来操控数组中的元素,也可以通过slice切片来操控数组中的元素。切片是直接引用数组,数组是事先存在的,程序员是可见的。
通过 make 来创建切片,基本语法如下:
make函数第三个参数cap即容量是可选的,如果一定要自己注明的话,要注意保证cap≥len。
用该方法可以 指定切片的大小(len)和容量(cap)
例程如下:
由于未赋值系统默认将元素值置为0,即:
数值类型数组: 默认值为 0
字符串数组: 默认值为 ""
bool数组: 默认值为 false
在方法二中,通过make方式创建的切片对应的数组是由make底层维护,对外不可见,即只能通过slice去访问各个元素。
定义一个切片,直接就指定具体数组,使用原理类似于make的方式。
例程如下:
、数组
与其他大多数语言类似,Go语言的数组也是一个元素类型相同的定长的序列。
(1)数组的创建。
数组有3种创建方式:[length]Type 、[N]Type{value1, value2, ... , valueN}、[...]Type{value1, value2, ... , valueN} 如下:
复制代码代码如下:
func test5() {
var iarray1 [5]int32
var iarray2 [5]int32 = [5]int32{1, 2, 3, 4, 5}
iarray3 := [5]int32{1, 2, 3, 4, 5}
iarray4 := [5]int32{6, 7, 8, 9, 10}
iarray5 := [...]int32{11, 12, 13, 14, 15}
iarray6 := [4][4]int32{{1}, {1, 2}, {1, 2, 3}}
fmt.Println(iarray1)
fmt.Println(iarray2)
fmt.Println(iarray3)
fmt.Println(iarray4)
fmt.Println(iarray5)
fmt.Println(iarray6)
}
结果:
[0 0 0 0 0]
[1 2 3 4 5]
[1 2 3 4 5]
[6 7 8 9 10]
[11 12 13 14 15]
[[1 0 0 0] [1 2 0 0] [1 2 3 0] [0 0 0 0]]
我们看数组 iarray1,只声明,并未赋值,Go语言帮我们自动赋值为0。再看 iarray2 和 iarray3 ,我们可以看到,Go语言的声明,可以表明类型,也可以不表明类型,var iarray3 = [5]int32{1, 2, 3, 4, 5} 也是完全没问题的。
(2)数组的容量和长度是一样的。cap() 函数和 len() 函数均输出数组的容量(即长度)。如:
复制代码代码如下:
func test6() {
iarray4 := [5]int32{6, 7, 8, 9, 10}
fmt.Println(len(iarray4))
fmt.Println(cap(iarray4))
}
输出都是5。
(3)使用:
复制代码代码如下:
func test7() {
iarray7 := [5]string{"aaa", `bb`, "可以啦", "叫我说什么好", "()"}
fmt.Println(iarray7)
for i := range iarray7 {
fmt.Println(iarray7[i])
}
}
二、切片
Go语言中,切片是长度可变、容量固定的相同的元素序列。Go语言的切片本质是一个数组。容量固定是因为数组的长度是固定的,切片的容量即隐藏数组的长度。长度可变指的是在数组长度的范围内可变。
(1)切片的创建。
切片的创建有4种方式:
1)make ( []Type ,length, capacity )
2) make ( []Type, length)
3) []Type{}
4) []Type{value1 , value2 , ... , valueN }
从3)、4)可见,创建切片跟创建数组唯一的区别在于 Type 前的“ [] ”中是否有数字,为空,则代表切片,否则则代表数组。因为切片是长度可变的。如下是创建切片的示例:
复制代码代码如下:
func test8() {
slice1 := make([]int32, 5, 8)
slice2 := make([]int32, 9)
slice3 := []int32{}
slice4 := []int32{1, 2, 3, 4, 5}
fmt.Println(slice1)
fmt.Println(slice2)
fmt.Println(slice3)
fmt.Println(slice4)
}
输出为:
[0 0 0 0 0]
[0 0 0 0 0 0 0 0 0]
[]
[1 2 3 4 5]
如上,创造了4个切片,3个空切片,一个有值的切片。
(2)切片与隐藏数组:
一个切片是一个隐藏数组的引用,并且对于该切片的切片也引用同一个数组。如下示例,创建了一个切片slice0,并根据这个切片创建了2个切片 slice1 和 slice2:
复制代码代码如下:
func test9() {
slice0 := []string{"a", "b", "c", "d", "e"}
slice1 := slice0[2 : len(slice0)-1]
slice2 := slice0[:3]
fmt.Println(slice0, slice1, slice2)
slice2[2] = "8"
fmt.Println(slice0, slice1, slice2)
}
输出为:
[a b c d e] [c d] [a b c]
[a b 8 d e] [8 d] [a b 8]
可见,切片slice0 、 slice1 和 slice2是同一个底层数组的引用,所以slice2改变了,其他两个都会变。
(3)遍历、修改切片:
复制代码代码如下:
func test10() {
slice0 := []string{"a", "b", "c", "d", "e"}
fmt.Println("\n~~~~~~元素遍历~~~~~~")
for _, ele := range slice0 {
fmt.Print(ele, " ")
ele = "7"
}
fmt.Println("\n~~~~~~索引遍历~~~~~~")
for index := range slice0 {
fmt.Print(slice0[index], " ")
}
fmt.Println("\n~~~~~~元素索引共同使用~~~~~~")
for index, ele := range slice0 {
fmt.Print(ele, slice0[index], " ")
}
fmt.Println("\n~~~~~~修改~~~~~~")
for index := range slice0 {
slice0[index] = "9"
}
fmt.Println(slice0)
}
如上,前三种循环使用了不同的for range循环,当for后面,range前面有2个元素时,第一个元素代表索引,第二个元素代表元素值,使用 “_” 则表示忽略,因为go语言中,未使用的值会导致编译错误。
只有一个元素时,该元素代表索引。
只有用索引才能修改元素。如在第一个遍历中,赋值ele为7,结果没有作用。因为在元素遍历中,ele是值传递,ele是该切片元素的副本,修改它不会影响原本值,而在第四个遍历——索引遍历中,修改的是该切片元素引用的值,所以可以修改。
结果为:
~~~~~~元素遍历~~~~~~
a b c d e
~~~~~~索引遍历~~~~~~
a b c d e
~~~~~~元素索引共同使用~~~~~~
aa bb cc dd ee
~~~~~~修改~~~~~~
[9 9 9 9 9]
(4)、追加、复制切片:
复制代码代码如下:
func test11() {
slice := []int32{}
fmt.Printf("slice的长度为:%d,slice为:%v\n", len(slice), slice)
slice = append(slice, 12, 11, 10, 9)
fmt.Printf("追加后,slice的长度为:%d,slice为:%v\n", len(slice), slice)
slicecp := make([]int32, (len(slice)))
fmt.Printf("slicecp的长度为:%d,slicecp为:%v\n", len(slicecp), slicecp)
copy(slicecp, slice)
fmt.Printf("复制赋值后,slicecp的长度为:%d,slicecp为:%v\n", len(slicecp), slicecp)
}
追加、复制切片,用的是内置函数append和copy,copy函数返回的是最后所复制的元素的数量。
(5)、内置函数append
内置函数append可以向一个切片后追加一个或多个同类型的其他值。如果追加的元素数量超过了原切片容量,那么最后返回的是一个全新数组中的全新切片。如果没有超过,那么最后返回的是原数组中的全新切片。无论如何,append对原切片无任何影响。如下示例:
复制代码代码如下:
func test12() {
slice := []int32{1, 2, 3, 4, 5, 6}
slice2 := slice[:2]
_ = append(slice2, 50, 60, 70, 80, 90)
fmt.Printf("slice为:%v\n", slice)
fmt.Printf("操作的切片:%v\n", slice2)
_ = append(slice2, 50, 60)
fmt.Printf("slice为:%v\n", slice)
fmt.Printf("操作的切片:%v\n", slice2)
}
如上,append方法用了2次,结果返回的结果完全不同,原因是第二次append方法追加的元素数量没有超过 slice 的容量。而无论怎样,原切片slice2都无影响。结果:
slice为:[1 2 3 4 5 6]
操作的切片:[1 2]
slice为:[1 2 50 60 5 6]
操作的切片:[1 2]