Go语言中的Slice

Go语言的Slice切片设计比较巧妙，有兴趣体验一把。

1 概念

Slice切片是对底层数组Array的封装，在内存中的存储本质就是数组，体现为连续的内存块，Go语言中的数组定义之后，长度就已经固定了，在使用过程中并不能改变其长度，而Slice就可以看做一个长度可变的数组进行使用，最为关键的，是数组在使用的过程中都是值传递，将一个数组赋值给一个新变量或作为方法参数传递时，是将源数组在内存中完全复制了一份，而不是引用源数组在内存中的地址，为了满足内存空间的复用和数组元素的值的一致性的应用需求，Slice出现了，每个Slice都是都源数组在内存中的地址的一个引用，源数组可以衍生出多个Slice，Slice也可以继续衍生Slice，而内存中，始终只有源数组，当然，也有例外，后边再说。

1.1 Slice的定义

Slice可以通过两种方式定义，一种是从源数组中衍生，一种是通过make函数定义，本质上来说都一样，都是在内存中通过数组的初始化的方式开辟一块内存，将其划分为若干个小块用来存储数组元素，然后Slice就去引用整个或者局部数组元素。直接初始化一个Slice：

s := []int{1, 2, 3}

注意，这与初始化数组有一点点区别，有的同学认为这个写法是定义和初始化一个数组，事实上这个写法是现在内存中构建一个包括有3个元素的数组，然后将这个数组的应用赋值给s这个Slice，通过以下数组的定义进行区别：

a := [3]int{1, 2, 3}
b := [...]int{1, 2, 3}
c := []int{1, 2, 3}
fmt.Println(cap(a), cap(b), cap(c))
a = append(a, 4)//Error:first argument to append must be slice; have [3]int
b = append(b, 4)//Errot:first argument to append must be slice; have [3]int
c = append(c, 4)//正常，说明变量c是Slice类型

可以看出，强调了数组定义的规则：长度和类型必须指定，若是根据实际元素个数自动计算数组长度，需要使用[…]定义，而不能只使用[]。从数组中切片构建Slice：

a := [10]int{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0}
s := a[2:8]
fmt.Println(s) //输出：[3 4 5 6 7 8]

定义一个数组a，截取下标为2到8之间部分（包括2不包括8），构建一个Slice。通过make函数定义：

s := make([]int, 10, 20)
fmt.Println(s) //输出：[0 0 0 0 0 0 0 0 0 0]

make函数第一个参数表示构建的数组的类型，第二个参数为数组的长度，第三个参数可选，是slice的容量，默认为第二个参数值。

2 Slice的长度和容量

Slice有两个比较混淆的概念，就是长度和容量，何谓长度？这个长度跟数组的长度是一个概念，即在内存中进行了初始化实际存在的元素的个数。何谓容量？如果通过make函数创建Slice的时候指定了容量参数，那内存管理器会根据指定的容量的值先划分一块内存空间，然后才在其中存放有数组元素，多余部分处于空闲状态，在Slice上追加元素的时候，首先会放到这块空闲的内存中，如果添加的参数个数超过了容量值，则会根据下边这个规则来扩容。这个机制的好处在能够提升运算性能，因为内存的重新划分会降低性能。

扩容规则

如果新的大小是当前大小2倍以上，则大小增长为新大小，否则循环以下操作：如果当前大小小于1024，按每次2倍增长，否则每次按当前大小1/4增长。直到增长的大小超过或等于新大小。

a := [10]int{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0}
s := a[0:]
s = append(s, 11, 22, 33)
sa := a[2:7]
sb := sa[3:5]
fmt.Println(a, len(a), cap(a)) //输出：[1 2 3 4 5 6 7 8 9 0] 10 10
fmt.Println(s, len(s), cap(s)) //输出：[1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 11 22 33] 13 20
fmt.Println(sa, len(sa), cap(sa)) //输出：[3 4 5 6 7] 5 8
fmt.Println(sb, len(sb), cap(sb)) //输出：[6 7] 2 5

可以看出，数组的len和cap是永远相等的，并且是在定义的时候就已经指定的，不能改变。切片s引用这个数组的全部元素，初始长度和容量都为10，继续追加3个元素后，其长度变为13容量为20。切片sa截取下标2到7的数组片段，长度为5，容量为8，这个容量的改变规则为原容量值减掉起始下标，此时若追加元素，会覆盖掉原内存地址中存在的值。切片sb截取切片sa下标3到5的数组片段，注意，这里的下标指的是sa的下标，不是源数组的下标，长度为2，容量为8-3=5。

3 Slice是引用类型

上边已经提到过，Slice是对源数组的一个引用，改变Slice中的元素的值，实质上就是改变源数组的元素的值。

a := [10]int{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0}
sa := a[2:7]
sa = append(sa, 100)
sb := sa[3:8]
sb[0] = 99
fmt.Println(a) //输出：[1 2 3 4 5 99 7 100 9 0]
fmt.Println(sa) //输出：[3 4 5 99 7 100]
fmt.Println(sb) //输出：[99 7 100 9 0]

可以看到，不管是append操作，还是赋值操作，都影响了源数组或者其他引用同一数组的Slice的元素。Slice进行数组引用的时候，其实是将指针指向了内存中具体元素的地址，如数组的内存地址，事实上是数组中第一个元素的内存地址，Slice也是如此。

a := [10]int{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0}
sa := a[2:7]
sb := sa[3:8]
fmt.Printf("%p\n", sa) //输出：0xc084004290
fmt.Println(&amp;a[2], &amp;sa[0]) //输出：0xc084004290 0xc084004290
fmt.Printf("%p\n", sb) //输出：0xc0840042a8
fmt.Println(&amp;a[5], &amp;sb[0]) //输出：0xc0840042a8 0xc0840042a8

4 Slice引用传递发生“意外”

上边我们一直在说，Slice是引用类型，指向的都是内存中的同一块内存，不过在实际应用中，有的时候却会发生“意外”，这种情况只有在像切片append元素的时候出现，Slice的处理机制是这样的，当Slice的容量还有空闲的时候，append进来的元素会直接使用空闲的容量空间，但是一旦append进来的元素个数超过了原来指定容量值的时候，内存管理器就是重新开辟一个更大的内存空间，用于存储多出来的元素，并且会将原来的元素复制一份，放到这块新开辟的内存空间。

a := []int{1, 2, 3, 4}
sa := a[1:3]
fmt.Printf("%p\n", sa) //输出：0xc0840046e0
sa = append(sa, 11, 22, 33)
fmt.Printf("%p\n", sa) //输出：0xc084003200

可以看到执行了append操作后，内存地址发生了变化，说明已经不是引用传递。

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