Go 切片

Slice 实现原理

  • Slice依托数组实现，底层数组对用户屏蔽，在底层数组容量不足时可以实现自动重分配并生成新的Slice。接下来按照实际使用场景分别介绍其实现机制

Slice 数据结构

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

使用 make 创建 Slice

slice := make([]int, 5, 10)

使用数组创建 Slice

  • 使用数组来创建Slice时，Slice将与原数组共用一部分内存

  • 切片从数组array[5]开始，到数组array[7]结束（不含array[7]），即切片长度为2，数组后面的内容都作为切片的预留内存，即capacity为5

  • 数组和切片操作可能作用于同一块内存，这也是使用过程中需要注意的地方

slice := array[5:7]

Slice 扩容

  • 使用append向Slice追加元素时，如果Slice空间不足，将会触发Slice扩容，扩容实际上重新一配一块更大的内存，将原Slice数据拷贝进新Slice，然后返回新Slice，扩容后再将数据追加进去

  • 如果原Slice容量小于1024，则新Slice容量将扩大为原来的2倍；

  • 如果原Slice容量大于等于1024，则新Slice容量将扩大为原来的1.25倍

  • 使用append()向Slice添加一个元素的实现步骤如下：

    • 假如Slice容量够用，则将新元素追加进去，Slice.len++，返回原Slice

    • 原Slice容量不够，则将Slice先扩容，扩容后得到新Slice

    • 将新元素追加进新Slice，Slice.len++，返回新的Slice

Slice Copy

  • 使用copy()内置函数拷贝两个切片时，会将源切片的数据逐个拷贝到目的切片指向的数组中，拷贝数量取两个切片长度的最小值。

  • 例如长度为10的切片拷贝到长度为5的切片时，将会拷贝5个元素。

  • 也就是说，copy过程中不会发生扩容。

特殊切片

  • 跟据数组或切片生成新的切片一般使用slice := array[start:end]方式，这种新生成的切片并没有指定切片的容量，实际上新切片的容量是从start开始直至array的结束。

  • 比如下面两个切片，长度和容量都是一致的，使用共同的内存地址：

sliceA := make([]int, 5, 10)
sliceB := sliceA[0:5]

  • 根据数组或切片生成切片还有另一种写法，即切片同时也指定容量，即slice[start:end:cap], 其中cap即为新切片的容量，当然容量不能超过原切片实际值，如下所示：

​sliceA := make([]int, 5, 10)  //length = 5; capacity = 10
​sliceB := sliceA[0:5]         //length = 5; capacity = 10
sliceC := sliceA[0:5:5]       //length = 5; capacity = 5

编程Tips

  • 创建切片时可跟据实际需要预分配容量，尽量避免追加过程中扩容操作，有利于提升性能；

  • 切片拷贝时需要判断实际拷贝的元素个数

  • 谨慎使用多个切片操作同一个数组，以防读写冲突

Slice总结

  • 每个切片都指向一个底层数组

  • 每个切片都保存了当前切片的长度、底层数组可用容量

  • 使用len()计算切片长度时间复杂度为O(1)，不需要遍历切片

  • 使用cap()计算切片容量时间复杂度为O(1)，不需要遍历切片

  • 通过函数传递切片时，不会拷贝整个切片，因为切片本身只是个结构体而矣

  • 使用append()向切片追加元素时有可能触发扩容，扩容后将会生成新的切片

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