golang之數組切片的具體用法
數組
go開發(fā)者在日常的工作中slice算是用的比較多的了，在介紹slice之前，我們先了解下數組，數組相信大家都不陌生，數組的數據結構比較簡單，它在內存中是連續(xù)的。以一個存了10個數字的數組為例來說：
a:=[10]int{0,1,2,3,4,5,6,7,8,9}
它在內存中大概是這樣的：
得益于連續(xù)性，所以數組的特點就是：
- 大小固定
- 訪問快，復雜度為O(1)；
- 插入和刪除元素因為要移動元素，所以相比查詢會慢。 當我們要訪問一個越界的元素的元素時，go甚至編輯都不通過：
a := [10]int{0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}
fmt.Println(a[10])
// invalid array index 10 (out of bounds for 10-element array)
切片
相比數組，go的slice（切片）要相對靈活些，比較大的不同點就是slice的長度可以不固定，創(chuàng)建的時候不用指明長度，在go中slice是一種設計過的數據結構：
type slice struct {
array unsafe.Pointer //指針
len int //長度
cap int //容量
}
slice的底層其實還是數組，通過指針指向它底層的數組，len是slice的長度，cap是slice的容量，slice添加元素時，且cap容量不足時，會根據策略擴容。
切片的創(chuàng)建
直接聲明
var s []int
通過直接聲明的slice，它是個nil slice，它的長度和容量都是0，且不指向任何底層數組，nil切片和空切片是不一樣的，接下來會介紹。
new方式初始化
s:=*new([]int)
new的方式和直接聲明的方式區(qū)別不大，最終產出的都是一個nil的slice。
字面量
s1 := []int{0, 1, 2}
s2 := []int{0, 1, 2, 4: 4}
s3 := []int{0, 1, 2, 4: 4, 5, 6, 9: 9}
fmt.Println(s1, len(s1), cap(s1)) //[0 1 2] 3 3
fmt.Println(s2, len(s2), cap(s2)) //[0 1 2 0 4] 5 5
fmt.Println(s3, len(s3), cap(s3)) //[0 1 2 0 4 5 6 0 0 9] 10 10
字面量創(chuàng)建的slice，默認長度和容量是相等的，需要注意的是如果我們單獨指明了某個索引的值，那么在這個索引值前面的元素如果未聲明的話，就會是slice的類型的默認值。
make方式
s := make([]int, 5, 6) fmt.Println(s, len(s), cap(s)) //[0 0 0 0 0] 5 6
通過make可以指定slice的長度和容量。
截取方式
切片可以從數組或者其他切片中截取獲得，這時新的切片會和老的數組或切片共享一個底層數組，不管誰修改了數據，都會影響到底層的數組，但是如果新的切片發(fā)生了擴容，那么底層的數組就不是同一個。
s[:]
a := []int{0, 1, 2, 3, 4}
b := a[:]
fmt.Println(b, len(b), cap(b)) //[0 1 2 3 4] 5 5
通過: 獲取 [0,len(a)-1]的切片，等同于整個切片的引用。
s[i:]
a := []int{0, 1, 2, 3, 4}
b := a[1:]
fmt.Println(b, len(b), cap(b)) //[1 2 3 4] 4 4
通過指定切片的開始位置來獲取切片，它是左閉的包含左邊的元素，此時它的容量cap(b)=cap(a)-i。這里要注意界限問題，a[5:]的話，相當于走到數組的尾巴處，什么元素也沒了，此時就是個空切片，但是如果你用a[6:]的話，那么就會報錯，超出了數組的界限。
a := []int{0, 1, 2, 3, 4}
b := a[5:] //[]
c := a[6:] //runtime error: slice bounds out of range [6:5]
c雖然報錯了，但是它只是運行時報錯，編譯還是能通過的。
s[:j]
a := []int{0, 1, 2, 3, 4}
b := a[:4]
fmt.Println(b, len(b), cap(b)) //[0 1 2 3] 4 5
獲取[0-j)的數據，注意右邊是開區(qū)間，不包含j，同時它的cap和j沒關系，始終是cap(b) = cap(a)，同樣注意不要越界。
s[i:j]
a := []int{0, 1, 2, 3, 4}
b := a[2:4]
fmt.Println(b, len(b), cap(b)) //[2 3] 2 3
獲取[i-j)的數據，注意右邊是開區(qū)間，不包含j，它的cap(b) = cap(a)-i。
s[i:j:x]
a := []int{0, 1, 2, 3, 4}
b := a[1:2:3]
fmt.Println(b, len(b), cap(b)) //[1] 1 2
通過上面的例子，我們可以發(fā)現切片b的cap其實和j沒什么關系，和i存在關聯(lián)，不管j是什么，始終是cap(b)=cap(a)-i，x的出現可以修改b的容量，當我們設置x后，cap(b) = x-i而不再是cap(a)-i了。
看個例子
s0 := []int{0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}
s1 := s0[3:6] //[3 4 5] 3 7
s1是對s0的切片，所以它們大概是這樣：
s2 := s1[1:3:4]
這時指定個s2，s2是對s1的切片，并且s2的len=2，cap=3，所以大概長這樣：
s1[1] = 40 fmt.Println(s0, s1, s2)// [0 1 2 3 40 5 6 7 8 9] [3 40 5] [40 5]
這時把s1[1]修改成40，因為沒有涉及到擴容，s0、s1、s2重疊部分都指向同一個底層數組，所以最終發(fā)現s0、s2對應的位置都變成了40。
s2 = append(s2, 10) fmt.Println(s2, len(s2), cap(s2)) //[40 5 10] 3 3
再向s2中添加一個元素，因為s2還有一個空間，所以不用發(fā)生擴容。
s2 = append(s2, 11) fmt.Println(s2, len(s2), cap(s2)) //[40 5 10 11] 4 6
繼續(xù)向s2中添加一個元素，此時s2已經沒有空間了，所以會觸發(fā)擴容，擴容后指向一個新的底層數據，和原來的底層數組解耦了。
此時無論怎么修改s2都不會影響到s1和s2。
切片的擴容
slice的擴容主要通過growslice函數上來處理的：
func growslice(et *_type, old slice, cap int) slice {
....
newcap := old.cap
doublecap := newcap + newcap
if cap > doublecap {
newcap = cap
} else {
if old.len < 1024 {
newcap = doublecap
} else {
// Check 0 < newcap to detect overflow
// and prevent an infinite loop.
for 0 < newcap && newcap < cap {
newcap += newcap / 4
}
// Set newcap to the requested cap when
// the newcap calculation overflowed.
if newcap <= 0 {
newcap = cap
}
}
}
....
return slice{p, old.len, newcap}
}
入參說明下：
et是slice的類型。old是老的slice。cap是擴容后的最低容量，比如原來是4，append加了一個，那么cap就是5。 所以上面的代碼解釋為：- 如果擴容后的最低容量大于老的slice的容量的2倍，那么新的容量等于擴容后的最低容量。
- 如果老的slice的長度小于1024，那么新的容量就是老的slice的容量的2倍
- 如果老的slice的長度大于等于1024，那么新的容量就等于老的容量不停的1.25倍，直至大于擴容后的最低容量。 這里需要說明下關于slice的擴容網上很多文章都說小于1024翻倍擴容，大于1024每次1.25倍擴容，其實就是基于這段代碼，但其實這不全對，我們來看個例子：
a := []int{1, 2}
fmt.Println(len(a), cap(a)) //2 2
a = append(a, 2, 3, 4)
fmt.Println(len(a), cap(a)) // 5 6
按照規(guī)則1，這時的cap應該是5，結果是6。
a := make([]int, 1280, 1280) fmt.Println(len(a), cap(a)) //1280 1280 a = append(a, 1) fmt.Println(len(a), cap(a), 1280*1.25) //1281 1696 1600
按照規(guī)則3，這時的cap應該是原來的1.25倍，即1600，結果是1696。
內存對齊
其實上面兩個擴容，只能說不是最終的結果，go還會做一些內存對齊的優(yōu)化，通過內存對齊可以提升讀取的效率。
// 內存對齊 capmem, overflow = math.MulUintptr(et.size, uintptr(newcap)) capmem = roundupsize(capmem) newcap = int(capmem / et.size)
空切片和nil切片
空切片：slice的指針不為空，len和cap都是0
nil切片：slice的指針不指向任何地址即array=0，len和cap都是0
| nil | 空 |
|---|---|
| var a []int | a:=make([]int,0) |
| a:=*new([]int) | a:=[]int{} |
空切片雖然地址不為空，但是這個地址也不代表任何底層數組的地址，空切片在初始化的時候會指向一個叫做zerobase的地址，
var zerobase uintptr
if size == 0 {
return unsafe.Pointer(&zerobase)
}
所有空切片的地址都是一樣的。
var a1 []int
a2:=*new([]int)
a3:=make([]int,0)
a4:=[]int{}
fmt.Println(*(*[3]int)(unsafe.Pointer(&a1))) //[0 0 0]
fmt.Println(*(*[3]int)(unsafe.Pointer(&a2))) //[0 0 0]
fmt.Println(*(*[3]int)(unsafe.Pointer(&a3))) //[824634101440 0 0]
fmt.Println(*(*[3]int)(unsafe.Pointer(&a4))) //[824634101440 0 0]
數組是值傳遞，切片是引用傳遞？
func main() {
array := [10]int{0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}
slice := []int{0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}
changeArray(array)
fmt.Println(array) //[0 1 2 3 4 5 6 7 8 9]
changeSlice(slice)
fmt.Println(slice) //[1 1 2 3 4 5 6 7 8 9]
}
func changeArray(a [10]int) {
a[0] = 1
}
func changeSlice(a []int) {
a[0] = 1
}
- 定義一個數組和一個切片
- 通過changeArray改變數組下標為0的值
- 通過changeSlice改變切片下標為0的值
- 原數組值未被修改，原切片的值已經被修改 這個表象看起來像是slice是指針傳遞似的，但是如果我們這樣呢：
func main() {
slice := []int{0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}
changeSlice(slice)//[0 1 2 3 4 5 6 7 8 9]
}
func changeSlice(a []int) {
a = append(a, 99)
}
會發(fā)現原slice的值并沒有被改變，這是因為我們用了append，append之后，原slice的容量已經不夠了，這時候會copy出一個新的數組。其實go的函數參數傳遞，只有值傳遞，沒有引用傳遞，當slice的底層數據沒有改變的時候，怎么修改都會影響原底層數組，當slice發(fā)生擴容時，擴容后就是新的數組，那么怎么修改這個新的數組都不會影響原來的數組。
數組和slice能不能比較
只有長度相同，類型也相同的數組才能比較
a:=[2]int{1,2}
b:=[2]int{1,2}
fmt.Println(a==b) true
a:=[2]int{1,2}
b:=[3]int{1,2,3}
fmt.Println(a==b) //invalid operation: a == b (mismatched types [2]int and [3]int)
a:=[2]int{1,2}
b:=[2]int8{1,2}
fmt.Println(a==b) //invalid operation: a == b (mismatched types [2]int and [2]int8)
slice只能和nil做比較，其余的都不能比較
a:=[]int{1,2}
b:=[]int{1,2}
fmt.Println(a==b)//invalid operation: a == b (slice can only be compared to nil)
但是需要注意的是，兩個都是nil的slice也不能進行比較，它只能和nil對比，這里的nil是真真實實的nil。
var a []int var b []int fmt.Println(a == b) //invalid operation: a == b (slice can only be compared to nil) fmt.Println(a == nil) //true
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