go语言中的slice

slice有三个部分，第一部分，元素存哪里；第二部分，存多少个元素；第三部分，可以存多少个元素。

举个栗子：

声明一个整型slice

var ints []int

变量ints就有这样三个部分组成

slice的元素要存在一个连续的内存中，实际上就是个数组，data就是这个底层数组的起始地址，但是目前只分配了这个切片结构，还没有分配底层数组，所以data=nil,存储元素个数为0，容量也为0。

如果通过make的方式定义这个变量：

var ints []int = make([]int,2,5)

不仅会分配这三部分结构，还会开辟一段内存作为他的底层数组，这里，make会为ints开辟一段容纳5个整型元素的内存，还会把他们初始化为整型的默认值0

但是目前这个slice变量只存储了两个元素，所以data指向底层数组，len为2，cap为5

 

添加一个元素试试

ints=append(ints,1)

已经存储了两个，所以他是第三个，len修改为3

 

已经存储的元素是可以安全读写的，但是超出这个范围就是越界访问，会发生panic

ints[0] = 1

ints[3] = 2 //panic

 

再来个例子，这一次我们看看字符串类型的slice,但是不用make，来试试new,new一个slice变量

ps:=new([]string)

同样会分配这三部分结构，但他不负责底层数组的分配，所以data=nil，len=0，cap=0，new的返回值就是sllice结构的起始地址，所以ps他就是个地址，此时这个slice变量还没有底层数组

 

所以这样的操作是不允许的

(*ps)[0]="eggo"

那谁来给他分配底层数组呢？

append，通过append的方式添加元素，他就会给slice开辟底层数组

*ps=append(*ps,"eggo")

这里需要容纳一个字符串元素的数组，而字符串类型有两部分组成，一个是内容起始地址，指向字符串内容，还有一个是字节长度

再来看看和slice密切相关的底层数组

来看个例子，变量arr是容量为10的整型数组

arr:=[10]int{0,1,2,3,4,5,6,7,8,9}

注意，数组容量声明了，就不能变了，我们可以吧不同的slice关联到同一个数组，就像这样，他们会共用底层数组，看看s1和s2的具体结构就明白了

s1:=arr[1:4]

s2:=arr[7:]

 

s1的元素是arr索引1-4左闭右开，所以123算是添加到s1中了，但是容量算是从data这里开始到底层数组结束，共9个元素，同样的s2的元素从索引7开始直到结束，共3个元素，容量也是3，slice访问和修改的都是底层数组的元素， s1[3]就是访问越界了，可以通过修改s1:=arr[1:5]或者append添加元素来扩大可读写的区间范围。

此时如果再给s2添加元素会怎样？

s2=append(s2,10)

这个底层数组是不能用了，得开辟新数组，原来的元素要拷过来，还要添加新元素，元素个数改为4，容量为6

为什么容量为6呢，我们只添加了一个元素，为什么容量会从3变为6呢？这就要看sllice的扩容规则了

扩容规则第一步，预估扩容后的容量newCap，怎么预估，来看个例子

ints:=[]int{1,2}

ints=append(ints,3,4,5)

这里扩容前容量oldCap为2，添加三个元素，那至少得扩容到5吧，难道就是2+3=5？当然不是，预估也是有规则的：

如果扩容前容量翻倍还是小于所需最小容量，那么预估容量就等于所需最小容量

oldCap * 2 = 4 < 5

否则就要再细分，如果扩容前元素小于1024，则直接翻倍

oldLen < 1024---->newCap = oldCap *2

如果oldLen大于等于1024，那就先扩容个四分之一，也就是扩容到原来的1.25倍

所以这里ints添三个元素，扩容前容量oldCap*2 = 4 < 5 所以预估容量就是5

扩容规则第二步，预估容量只是预估的元素个数，这么多元素需要占多少内存呢？这就和元素类型挂钩了，用预估容量*元素类型大小得到的就是所需的内存大小，难道直接分配所需的内存就OK了吗？并不是，go语言中申请内存操作并不是直接和操作系统交互，而是和语言自身实现的内存管理模块，他会提前向操作系统申请一批内存，分成常用的规格管理起来，我们申请内存时，他会帮我们匹配到足够大，且最接近的内存规格。

这就是扩容规则第三步，将预估申请的内存，匹配到合适的内存规格，在之前的例子中，预估容量为5，在64位下int占8字节，就需要申请到5*8 = 40 bytes来存放扩容后的底层数组，而实际申请时，会匹配到48字节的内存规格（具体参考go语言内存管理，内存规格是16bytes叠加的，8,16,32,48,64,80,96...），在这个例子中，每个元素占8字节，所以最终扩容后的容量为48 / 8 = 6。

趁热打铁，再来个例子：

a是string类型的slice,64位下每个元素占16字节

a := []string{"my","name","is"}

a:=append(a,"aggo")

第一步

oldCap * 2 > 4 //原容量翻倍大于所需最小容量

oldLen < 1024 //扩容前元素大小小于1024

newCap = oldCap * 2 = 6 //所以预估容量为原容量直接翻倍

第二步

newCap * 16 = 96 bytes //计算预估容量所需内存大小

第三步

匹配内存规格96字节，故扩容后容量为6

 

注：本文总结自B站UP主幼麟实验室的视频，只为方便复习使用。