理解 Go 中的 Slice

什么是 slice

Slice 是一种变长的序列,其所有的元素具有相同的数据类型,表达式为 []T ,看上去很像没有 size 的数组。

Slice 是一种和数组相关联的轻量的数据结构,其包含三部分:一个指向底层数组的指针,一个 length,一个 capacity。指针指向的是底层数组中 slice 的第一个元素,length 是 slice 拥有元素的个数,capacity 是底层数组中 slice 的第一个元素到数组末尾的长度

Slice 的结构会导致多个 slice 实际引用的是同一个数组。Slice 的这种结构决定了如果一个函数的参数是 slice,那么可以在函数的内部对 slice 进行修改,所以 slice 同 map、chan 一样可以被调用者修改。

注意,如果一个函数的参数是 slice,在函数内部要避免对 slice 进行修改操作。

slice 初始化

声明一个 slice 形式如:

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var s []int

一个未被初始化的 slice 其值是 nil,此时 slice 的 length 和 capacity 都是 0。初始化 slice 有两种方式:

第一种是 literal

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var s = []int{0, 1, 2, 3}

这种形式的初始化还可以指定每个元素的 index:

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var s = []int{0:0, 1:1, 2:2}

也可以夸越多个元素指定 index:

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var s = []int{0:0, 3:3}
fmt.Println(len(s)) // 4

第二种是 make

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s := make([]int, 3, 6)

使用 make 初始化可以指定 slice 的 length 和 capacity。

slice 的切片操作

Slice 支持使用切片操作,我们声明一个 months 的 array:

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months := [...]string{ 1: "January", 2: "February", 3: "Marcy", 4: "April", 5: "May", 6: "June", 7: "July", 8: "August", 9: "September", 10: "October", 11: "November", 12: "December"}

切片操作 s[i:j],0<=i<=j<=cap(s),创建了一个新的 slice,其 length 是 j-i,容量是从 i 开始到底层数组末尾的所有元素,i 和 j 可以省略一个或都省略,因而 s[:]、s[:j]、s[i:] 都是合法的。省略 i 则表示从 0 开始,省略 j 则表示底层数组的末尾。

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Q2 := months[4:7]
fmt.Println(Q2) //[April May June]
fmt.Println("Q2 len", len(Q2)) //Q2 len 3
fmt.Println("Q2 cap", cap(Q2)) //Q2 cap 9
summer := months[6:9]
fmt.Println(summer) //[June July August]
fmt.Println("summer len", len(summer))//summer len 3
fmt.Println("summer cap", cap(summer))// summer cap 7

从上面的例子不难看出,capacity 是 slice 中的第一个元素到底层数组的末尾的长度,length 是 slice 的实际长度。

slice 切片操作边界范围

slice 的切片是有明确边界范围的。

在 capacity 范围内扩充 slice

如果 slice 的 j 不超过 capacity,调整 j 的大小可以扩充 slice:

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afterSummer := summer[:4]
fmt.Println(afterSummer) //[June July August September]
fmt.Println("afterSummer len", len(afterSummer)) //afterSummer len 4
fmt.Println("afterSummer cap", cap(afterSummer))//afterSummer cap 7

超过 capacity 报 panic

如果 slice 的 j 超过 capacity 会报 panic:

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afterSummer = summer[:8] //panic: runtime error: slice bounds out of range
fmt.Println(afterSummer)

summer 的 capacity 是 7,则 j 最大到 7,超过 capacity 则出错。

超过 length 报 panic

如果 slice 的 i 超过 length 会报 panic:

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afterSummer = summer[4:] //panic: runtime error: slice bounds out of range

summer 的 length 是 3,则 i 最大到 3,超过 length 则出错

slice 的比较操作

两个 slice 是不能相互比较的,slice 唯一能够比较的操作时 nil

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if s == nil {
}

但是这个操作很少用到,判断一个没有任何元素的 slice 可以用 len(s) == 0,即使 s 是一个未初始化的 slice,值为 nil 也不影响。

append 操作

内建的 append 函数把一个元素添加到 slice 的末尾,由于 slice 底层是一个数组,有可能发生数组的长度不够使用的情况,append 会在此时创建一个新的数组并且 double 数组的长度,把新元素添加之后返回新的 slice,下面的代码返回结果可以证明此观点:

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func main() {
var y []int
for i := 0; i < 10; i++ {
y = append(y, i)
fmt.Printf("%d cap=%d\t%v\n", i, cap(y), y)
}
}
//out
0 cap=1 [0]
1 cap=2 [0 1]
2 cap=4 [0 1 2]
3 cap=4 [0 1 2 3]
4 cap=8 [0 1 2 3 4]
5 cap=8 [0 1 2 3 4 5]
6 cap=8 [0 1 2 3 4 5 6]
7 cap=8 [0 1 2 3 4 5 6 7]
8 cap=16 [0 1 2 3 4 5 6 7 8]
9 cap=16 [0 1 2 3 4 5 6 7 8 9]

实际中 go slice 的增长策略会比这个要更复杂。

由于 append 会自动创建新的 slice,所以如果 slice 是 nil 也支持使用 append 操作:

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var x []int
x = append(x, 10)

参考资料

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