06-Go语言之切片slice

内容目录

• 切片的定义
• 切片的赋值与拷贝
• 切片的遍历
• 切片的扩容

内容详细

切片(slice)

• 切片（Slice）是一个拥有相同类型元素的可变长度的序列。它是基于数组类型做的一层封装。它非常灵活，支持自动扩容。
• 切片底层就是数组
• 切片是一个引用类型，它的内部结构包含地址、长度和容量。切片一般用于快速地操作一块数据集合。
• 切片如果只是声明，那就没有申请内存。如果已经初始化了，不管里面有没有值都已经占用内存了
• 切片三要素：
  • 地址（切片中第一个元素指向的内存空间）
  • 大小（切片中目前元素的个数），使用方法：len()
  • 容量（底层数组最大能存放的元素的个数），使用方法：cap()
    • 切片支持自动扩容：如果切片容量满了，再次扩容就是上次的两倍，触发方法是append

切片的定义

• 声明切片类型的基本语法

  var name []T
  // name:表示变量名
  // T:表示切片中的元素类型
  

• 例子：

  func sliceDemo1(){
  	// 声明切片类型
  	var a []string              //声明一个字符串切片
  	var b = []int{}             //声明一个整型切片并初始化
  	var c = []bool{false, true} //声明一个布尔切片并初始化
  	var d = []bool{} 			//声明一个布尔切片并初始化
  
  	fmt.Println(a)              //[]
  	fmt.Println(b)              //[]
  	fmt.Println(c)              //[false true]
  	fmt.Println(a == nil)       //true
  	fmt.Println(b == nil)       //false,注意：整型类型空值是0
  	fmt.Println(c == nil)       //false
  	fmt.Println(d == nil)       //false，注意：布尔类型空值是false
  	//fmt.Println(c == d)   	//切片是引用类型，不支持直接比较，只能和nil比较
  }
  

切片的表达式

• 切片表达式从字符串、数组、指向数组或切片的指针构造子字符串或切片。它有两种变体：一种指定low和high两个索引界限值的简单的形式，另一种是除了low和high索引界限值外还指定容量的完整的形式。

简单的表达式

• 切片的底层就是一个数组，所以我们可以基于数组通过切片表达式得到切片。 切片表达式中的low和high表示一个索引范围（左包含，又不包含），也就是下面代码中从数组a中选出1<=索引值<4的元素组成切片s，得到的切片长度=high-low，容量等于得到的切片的底层数组的容量。

  func main() {
  	a := [5]int{1, 2, 3, 4, 5}
  	s := a[1:3]  // s := a[low:high]
  	fmt.Printf("s:%v len(s):%v cap(s):%v\n", s, len(s), cap(s))
  }
  // s:[2 3] len(s):2 cap(s):4
  

  // 省略了low则默认为0；省略了high则默认为切片操作数的长度:
  a[2:]  // 等同于 a[2:len(a)]
  a[:3]  // 等同于 a[0:3]
  a[:]   // 等同于 a[0:len(a)]
  

注意：

• 对于数组或字符串，如果0 <= low <= high <= len(原数组或字符串)，则索引合法，否则就会索引越界（out of range）。

• 对切片再执行切片表达式时（切片再切片），high的上限边界是切片的容量cap(原数组或字符串)，而不是长度！常量索引必须是非负的，并且可以用int类型的值表示;对于数组或常量字符串，常量索引也必须在有效范围内。如果low和high两个指标都是常数，它们必须满足low <= high。如果索引在运行时超出范围，就会发生运行时崩溃。

• 切片再切片时，应该基于原数组的第一次切片的首位开始，往后切片。而不是从原数组的索引0开始

  func sliceDemo1() {
  	a := [8]int{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8}
  	s := a[1:6] // s := a[low:high]
  	fmt.Printf("s:%v len(s):%v cap(s):%v\n", s, len(s), cap(s))
  
  	s2 := s[3:7] // 切片再切片后，索引的上限是cap(s)而不是len(s)
  	fmt.Printf("s2:%v len(s2):%v cap(s2):%v\n", s2, len(s2), cap(s2))
  }
  // s:[2 3 4 5 6]  len(s):5    cap(s):7
  // s2:[5 6 7 8]     len(s2):4   cap(s2):4
  

完整切片表达式

• 对于数组，指向数组的指针，或切片a(注意不能是字符串)支持完整切片表达式：

  a[low : high : max]
  

• 上面的代码会构造与简单切片表达式a[low: high]相同类型、相同长度和元素的切片。另外，它会将得到的结果切片的容量设置为max-low

  func main() {
  	a := [5]int{1, 2, 3, 4, 5}
  	t := a[1:3:5]
  	fmt.Printf("t:%v len(t):%v cap(t):%v\n", t, len(t), cap(t))
  }
  // t:[2 3] len(t):2 cap(t):4
  

使用make()函数构建切片

• 我们上面都是基于数组来创建的切片，如果需要动态的创建一个切片，我们就需要使用内置的make()函数，格式如下：

• 如果定义时，cap可以没有值（不写），这样cap使用的值是前面size的值

  make([]T, size, cap)
  
  T:切片的元素类型
  size:切片中元素的数量
  cap:切片的容量
  // 例：
  func main() {
  	a := make([]int, 2, 10)
  	fmt.Println(a)      //[0 0]
  	fmt.Println(len(a)) //2
  	fmt.Println(cap(a)) //10
  }
  // a的内存已经分配了10个，但实际上只用了2个.容量并不会影响当前元素的个数，所以len(a)返回2，cap(a)则返回该切片的容量。
  

切片的本质

• 切片的本质就是对底层数组的封装，它包含了三个信息：底层数组的指针、切片的长度（len）和切片的容量（cap）。

• 举个例子，现在有一个数组a := [8]int{0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7}，切片s1 := a[:5]

  

切片s2 := a[3:6]，相应示意图如下：

判断切片是否为空

• 要检查切片是否为空，请始终使用len(s) == 0来判断，而不应该使用s == nil来判断。

  func sliceDemo1() {
  	var a []int		// 声明int类型切片，但没有初始化
  	var b = []int{} // 声明并且初始化了b
  	c := make([]int,0,0)// 创建了一块内存空间，但是长度和容量都是0
  
  	if a == nil{	// 只有这个成立，因为没有初始化，内存没有创建
  		fmt.Println("a==nil")
  	}
  	fmt.Println(a,len(a),cap(a))
  
  	if b == nil{	// 不成立，因为内存空间已被初始化
  		fmt.Println("b==nil")
  	}
  	fmt.Println(b,len(b),cap(b))
  
  	if c == nil{	// 不成立，因为内存空间已被初始化
  		fmt.Println("c==nil")
  	}
  	fmt.Println(c,len(c),cap(c))
  }
  

• 所以切片不能直接用来比较，我们不能使用==操作符来判断两个切片是否含有全部相等元素。 切片唯一合法的比较操作是和nil比较。

切片的赋值与拷贝

赋值（类似于浅拷贝）

• 切片是引用类型的，所以拷贝前后两个变量共享底层数组，对一个切片的修改会影响另一个切片的内容，这点需要特别注意。

  func sliceDemo1() {
  	a := make([]int,3,3)
  	b := a
  	b[0] = 100
  	fmt.Println(a)	// [100 0 0]
  	fmt.Println(b)	// [100 0 0]
  }
  

copy()函数复制（深拷贝）

• Go语言内建的copy()函数可以迅速地将一个切片的数据复制到另外一个切片空间中

  copy(destSlice, srcSlice []T)
  srcSlice: 数据来源切片
  destSlice: 目标切片
  
  // 例：
  func main() {
  	// copy()复制切片
  	a := []int{1, 2, 3, 4, 5}
  	c := make([]int, 5, 5)
  	copy(c, a)     //使用copy()函数将切片a中的元素复制到切片c
  	fmt.Println(a) //[1 2 3 4 5]
  	fmt.Println(c) //[1 2 3 4 5]
  	c[0] = 1000
  	fmt.Println(a) //[1 2 3 4 5]
  	fmt.Println(c) //[1000 2 3 4 5]
  }
  

切片的遍历

• 由于切片底层是数组，所以支持索引遍历和for range遍历。

  func main() {
  	s := []int{1, 3, 5}
  	// 方式一：
  	for i := 0; i < len(s); i++ {
  		fmt.Println(i, s[i])
  	}
  	// 方式二：
  	for index, value := range s {
  		fmt.Println(index, value)
  	}
  }
  

切片扩容

• 每个切片会指向一个底层数组，这个数组的容量够用就添加新增元素。
• 当底层数组不能容纳新增的元素时，切片就会自动按照一定的策略进行“扩容”，此时该切片指向的底层数组就会更换。

append()方法追加

• Go语言的内建函数append()可以为切片动态添加元素。 可以一次添加一个元素，可以添加多个元素，也可以添加另一个切片中的元素（后面加…）。

• 注意：通过var声明的零值切片可以在append()函数直接使用，无需初始化。

• 注意：append()函数将元素追加到切片的最后并返回该切片。

  func main(){
  	var s []int
  	s = append(s, 1)        // [1]
  	s = append(s, 2, 3, 4)  // [1 2 3 4]
  	s2 := []int{5, 6, 7}  
  	s = append(s, s2...)    // [1 2 3 4 5 6 7]
  }
  
  
  var citySlice []string
  // 追加一个元素
  citySlice = append(citySlice, "北京")
  // 追加多个元素
  citySlice = append(citySlice, "上海", "广州", "深圳")
  // 追加切片
  a := []string{"成都", "重庆"}
  citySlice = append(citySlice, a...)
  fmt.Println(citySlice) //[北京 上海 广州 深圳 成都 重庆]
  

切片的扩容策略

• “扩容”操作往往发生在append()函数调用时，所以我们通常都需要用原变量接收append函数的返回值。

• 切片的容量按照1，2，4，8，16这样的规则自动进行扩容，每次扩容后都是扩容前的2倍。

  func sliceDemo1() {
  	var a []int
  	for i:=0;i<10;i++{
  		a = append(a,i)
  		fmt.Printf("%v  len:%d  cap:%d  ptr:%p\n",a,len(a),cap(a),a)
  	}
  }
  // 结果：
  [0]  len:1  cap:1  ptr:0xc00009c058
  [0 1]  len:2  cap:2  ptr:0xc00009c0a0
  [0 1 2]  len:3  cap:4  ptr:0xc00009a160
  [0 1 2 3]  len:4  cap:4  ptr:0xc00009a160
  [0 1 2 3 4]  len:5  cap:8  ptr:0xc0000b2140
  [0 1 2 3 4 5]  len:6  cap:8  ptr:0xc0000b2140
  [0 1 2 3 4 5 6]  len:7  cap:8  ptr:0xc0000b2140
  [0 1 2 3 4 5 6 7]  len:8  cap:8  ptr:0xc0000b2140
  [0 1 2 3 4 5 6 7 8]  len:9  cap:16  ptr:0xc0000d0000
  [0 1 2 3 4 5 6 7 8 9]  len:10  cap:16  ptr:0xc0000d0000
  

• 注意：

  • 可以通过查看$GOROOT/src/runtime/slice.go源码

    // 扩容源码：
    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
    		}
    	}
    }
    

  • 首先判断，如果新申请容量（cap）大于2倍的旧容量（old.cap），最终容量（newcap）就是新申请的容量（cap）。

  • 否则判断，如果旧切片的长度小于1024，则最终容量(newcap)就是旧容量(old.cap)的两倍，即（newcap=doublecap），

  • 否则判断，如果旧切片长度大于等于1024，则最终容量（newcap）从旧容量（old.cap）开始循环增加原来的1/4，即（newcap=old.cap,for {newcap += newcap/4}）直到最终容量（newcap）大于等于新申请的容量(cap)，即（newcap >= cap）

  • 如果最终容量（cap）计算值溢出，则最终容量（cap）就是新申请容量（cap）。

  • 需要注意的是，切片扩容还会根据切片中元素的类型不同而做不同的处理，比如int和string类型的处理方式就不一样。

切片删除元素

• 使用append()删除

• Go语言中并没有删除切片元素的专用方法，我们可以使用切片本身的特性来删除元素。

  func main() {
  	// 从切片中删除元素
  	a := []int{30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37}
  	// 要删除索引为2的元素
  	a = append(a[:2], a[3:]...)
  	fmt.Println(a) //[30 31 33 34 35 36 37]
  }
  

• 总结一下就是：要从切片a中删除索引为index的元素，操作方法是a = append(a[:index], a[index+1:]...)