深入了解Golang中的Slice底层实现

目录

• 1 Go数组
• 2 切片的数据结构
• 3 创建切片
• 3.1 方法一：make
• 3.2 方法二：字面量
• 4 nil和空切片
• 5 切片扩容
• 5.1 扩容策略
• 5.2 底层数组是不是新地址
• range遍历数组或者切片需要注意

1 Go数组

Go数组是值类型，数组定义的时候就需要指定大小，不同大小的数组是不同的类型，数组大小固定之后不可改变。数组的赋值和传参都会复制一份。

func main() {
    arrayA := [2]int{100, 200}
    var arrayB [2]int

    arrayB = arrayA

    fmt.Printf("arrayA : %p , %v\n", &arrayA, arrayA)
    fmt.Printf("arrayB : %p , %v\n", &arrayB, arrayB)

    testArray(arrayA)
}
www.devze.com
func testArray(x [2]int) {
    fmt.Printf("func Array : %p , %v\n", &x, x)
}

结果：

arrayA : 0xc4200bebf0 , [100 200]

arrayB : 0xc4200bec00 , [100 200]

func Array : 0xc4200bec30 , [100 200]

可以看到，三个内存地址都不同，这也就验证了 Go 中数组赋值和函数传参都是值复制的。尤其是传参的时候把数组复制一遍，当数组非常大的时候会非常消耗内存。可以考虑使用指针传递。

指针传递有个不好的地方，当函数内部改变了数组的内容，则原数组的内容也改变了。

因此一般参数传递的时候使用slice

2 切片的数据结构

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（slice）是对数组一个连续片段的引用，所以切片是一个引用类型。这个片段可以是整个数组，或者是由起始和终止索引标识的一些项的子集。需要注意的是，终止索引标识的项不包括在切片内。切片提供了一个与指向数组的动态窗口。

给定项的切片索引可能比相关数组的相同元素的索引小。和数组不同的是，切片的长度可以在运行时修改，最小为 0 最大为相关数组的长度：切片是一个长度可变的数组。

切php片数据结构定义

type slice struct {
    array unsafe.Pointer
    len   int
    cap   int
}

切片的结构体由3部分构成，Pointer 是指向一个数组的指针，len 代表当前切片的长度，cap 是当前切片的容量。cap 总是大于等于 len 的。

如果想从 slice 中得到一块内存地址，可以这样做：

s := make([]byte, 200)
ptr := unsafe.Pointer(&s[0])

3 创建切片

3.1 方法一：make

使用make函数创建slice

// 创建一个初始大小是3，容量是10的切片
s1 := make([]int64,3,10)

底层方法实现：

func makeslice(et *_type, len, cap int) slice {
    // 根据切片的数据类型，获取切片的最大容量
    maxElements := maxSliceCap(et.size)
    // 比较切片的长度，长度值域应该在[0,maxElements]之间
    if len < 0 || uintptr(len) > maxElements {
        panic(errorString("makeslice: len out of range"))
    }
    // 比较切片的容量，容量值域应该在[len,maxElements]之间
    if cap < len || uintptr(cap) > maxElements {
        panic(errorString("makeslice: cap out of range"))
    }
    // 根据切片的容量申请内存
    p := mallocgc(et.size*uintptr(cap), et, true)
    // 返回申请好内存的切片的首地址
    return slice{p, len, cap}
}

3.2 方法二：字面量

利用数组创建切片

arr := [10]int64{1,2,3,4,5,6,7,8,9,10}
s1 := arr[2:4:6] // 以arr[2:4]创建一个切片，且容量到达arr[6]的位置，即cap=6-2=4,如果不写容量则默认为数组最后一个元素

4 nil和空切片

nil切片的指针指向的是nil

空切片指向的是一个空数组

空切片和 nil 切片的区别在于，空切片指向的地址不是nil，指向的是一个内存地址，但是它没有分配任何内存空间，即底层元素包含0个元素。

最后需要说明的一点是。不管是使用 nil 切片还是空切片，对其调用内置函数 append，len 和 cap 的效果都是一样的

5 切片扩容

5.1 扩容策略

func main() {
    slice := []int{10, 20, 30, 40}
    newSlice := append(slice, 50)
    fmt.Printf("Before slice = %v, Pointer = %p, len = %d, cap = %d\n", slice, &slice, len(slice), cap(slice))
    fmt.Printf("Before newSlice = %v, Pointer = %p, len = %d, cap = %d\n", newSlice, &newSlice, len(newSlice), cap(newSlice))
    newSlice[1] += 10
    fmt.Printf("After slice = %v, Pointer = %p, len = %d, cap 编程客栈= %d\n", slice, &slice, len(slice), cap(slice))
    fmt.Printf("After newSlice = %v, Pointer = %p, len = %d, cap = %d\n", newSlice, &newSlice, len(newSlice), cap(newSlice))
}

输出结果：

Before slice = [10 20 30 40], Pointer = 0xc4200b0140, len = 4, cap = 4

Before newSlice = [10 20 30 40 50], Pointer = 0xc4200b0180, len = 5, cap = 8

After slice = [10 20 30 40], Pointer = 0xc4200b0140, len = 4, cap = 4

After newSlice = [10 30 30 40 50], Pointer = 0xc4200b0180, len = 5, cap = 8

Go 中切开发者_JS学习片扩容的策略是这样的：

如果切片的容量小于 1024 个元素，于是扩容的时候就翻倍增加容量。上面那个例子也验证了这一情况，总容量从原来的4个翻倍到现在的8个。

一旦元素个数超过 1024 个元素javascript，那么增长因子就变成 1.25 ，即每次增加原来容量的四分之一。

5.2 底层数组是不是新地址

不一定。当发生了扩容就肯定是新数组，没有发生扩容则是旧地址

不管切片是通过make创建还是字面量创建，底层都是一样的，指向的是一个数组。当使用字面量创建时，切片底层使用的数组就是创建时候的数组。修改切片中的元素或者往切片中添加元素，如果没有扩容，则会影响原数组的内容，切片底层和原数组是同一个数组；当切片扩容了之后，则修改切片的元素或者往切片中添加元素，不会修改数组内容，因为切片扩容之后，底层数组不再是原数组，而是一个新数组。

所以尽量避免切片底层数组与原始数组相同，尽量使用make创建切片

range遍历数组或者切片需要注意

func main() {
	// slice := []int{10, 20, 30, 40}
	slice := [4]int{10, 20, 30, 40}
	for index, value := range slice {
		fmt.Printf("value = %d , value-addr = %x , slice-addr = %x\n", value, &value, &slice[index])
	}
}

结果：

value = 10 , value-addr = c00000a0a8 , slice-addr = c000012360

value = 20 , value-addr = c00000a0a8 , slice-addr = c000012368

value = 30 , value-addr = c00000a0a8 , slice-addr = c000012370

value = 40 , value-addr = c00000a0a8 , slice-addr = c000012378

从上面结果我们可以看到，如果用 range 的方式去遍历一个数组或者切片，拿到的 Value 其实是切片里面的值拷贝。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JZTuFVsC的目的的，需要通过 &slice[index] 获取真实的地址

尤其是在for循环中使用协程，一定不能直接把index,value传入协程，而应该通过参数传进去

错误示例：

func main() {
	s := []int{10,20,30}
	for index, value := range s {
		go func() {
			time.Sleep(time.Second)
			fmt.Println(fmt.Sprintf("index:%d,value:%d", index,value))
		}()
	}
	time.Sleep(time.Second*2)
}

结果：

index:2,value:30

index:2,value:30

index:2,value:30

正确示例：

func main() {
	s := []int{10,20,30}
	for index, value := range s {
		go func(i,v int) {
			time.Sleep(time.Second)
			fmt.Println(fmt.Sprintf("index:%d,value:%d", i,v))
		}(index,value)
	}
	time.Sleep(time.Second*2)
}

结果：

index:0,value:10

index:2,value:30

index:1,value:20

到此这篇关于深入了解golang中的Slice底层实现的文章就介绍到这了,更多相关Golang Slice内容请搜索我们以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持我们！