Go Slices: 切片的使用和原理

简介

Go的slice类型提供了一种方便有效的方式来处理键入数据序列。 切片类似于其他语言中的数组，但具有一些不同寻常的属性。 本文将研究什么是切片以及如何使用它们。

数组Array

Go语言中切片是对数组的封装和抽象，所以再理解slice之前必须先理解数组类型。

数组类型定义需要指定长度和数据类型，有趣的是，Go语言中[3]int跟[4]int并不相同

var temp [4]int

Go语言中数组是值类型。 数组变量表示整个数组； 它不是指向第一个数组元素的指针（就像C语言中那样）。 这意味着分配或传递数组值时，只会复制其内容。 为避免复制，可以将指针传递给数组，但这是指向数组的指针而不是数组。

创建数组共有两种方式

arr := [3]int{1, 2, 3}arr := [...]int{1, 2, 3}//数组长度会自动推导出来

切片（slices）

但是在Go中，我们几乎很难用到数组，因为数组扩展困难，而且Go语言的切片基于数组提供了很多强大的功能。

Go的类型规范是 []T，你可以这样声明一个切片

slices := []int{1, 2, 3, 4, 5}

也可以使用名为make的函数创建切片

//T为创建切片的数据类型，len为长度，cap为可选容量func make([]T, len, cap) []T

具体创建方式如下：

var slices []intslices := make(a, 5, 5)

切片也可以由现有切片生成

// temp则为切片slices下标为m到n之间的切片// 如果省略m或者n，则m和n的默认值为0和该切片的长度temp := slices[m:n]

切片的原理

切片由三部分组成，一个指向数组的指针，一个表示长度的int类型，一个表示容量的int类型

当使用var a []int, a := make(a, 5)创建一个具体切片时，数据结构图如下：

长度是切片所引用的元素数。 容量是基础数组中元素的数量（从切片指针所指的元素开始）。 在接下来的几个示例中，将明确长度和容量之间的区别。

在对s进行切片时，观察slice数据结构中的变化及其与基础数组的关系：

a = a[2:4]

切片不会复制切片的数据。 它创建一个指向原始数组的新切片值。 这使切片操作与操作数组索引一样有效。 因此，修改重新切片的元素（而非切片本身）将修改原始切片的元素：

d := []byte{'r', 'o', 'a', 'd'}e := d[2:]// e == []byte{'a', 'd'}e[1] = 'm'// e == []byte{'a', 'm'}// d == []byte{'r', 'o', 'a', 'm'}

使用切片不能切0以下，切片长度以上，否则会导致异常

切片扩容（append和copy）

要增加切片的容量，必须创建一个更大的新切片，然后将原始切片的内容复制到其中。 这种技术是来自其他语言的动态数组实现在后台工作的方式。 下一个示例通过制作一个新的切片t，将s的内容复制到t，然后将切片值t分配给s，使s的容量增加一倍：

t := make([]byte, len(s), (cap(s)+1)*2) // +1 是考虑到s容量为0的情况下for i := range s {t[i] = s[i]}s = t

在Go语言中，也有类似复制功能的函数，返回值为复制的元素数

func copy(dst, src []T) int

利用copy函数，则我们可以简化代码为

t := make([]byte, len(s), (cap(s)+1)*2)copy(t, s)s = t

在其他语言中扩容的常规操作都是扩大一倍容量，在数组末尾依次拷贝新值。不妨使用go语言实现

func AppendByte(slice []byte, data ...byte) []byte {m := len(slice)n := m + len(data)if n > cap(slice) {// 2倍扩容newSlice := make([]byte, (n+1)*2)copy(newSlice, slice)slice = newSlice}slice = slice[0:n]copy(slice[m:n], data)return slice}

当然go语言也提供了append函数实现上述代码的功能，也便于对数组动态的修改

func append(s []T, x ...T) []T

使用案例如下：

a := make([]int, 1)// a == []int{0}a = append(a, 1, 2, 3)// a == []int{0, 1, 2, 3}

注意事项

如前所述，对切片进行重新切片不会复制基础数组。 完整的数组将保留在内存中，直到不再被引用为止。 有时，这可能导致程序仅需要一小部分数据时就将所有数据保存在内存中。

例如，此FindDigits函数将文件加载到内存中，并在文件中搜索第一组连续的数字，并将它们作为新切片返回。

var digitRegexp = regexp.MustCompile("[0-9]+")func FindDigits(filename string) []byte {b, _ := ioutil.ReadFile(filename)return digitRegexp.Find(b)}

由于切片引用了原始数组，因此只要将切片保留在垃圾收集器周围，就无法释放该数组。要解决此问题，可以在返回之前将所需要的数据复制到新的切片中：

func CopyDigits(filename string) []byte {b, _ := ioutil.ReadFile(filename)b = digitRegexp.Find(b)c := make([]byte, len(b))copy(c, b)return c}

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