《Go程序设计语言》学习笔记之slice

《Go程序设计语言》学习笔记之slice

一. 环境

　　Centos8.5, go1.17.5 linux/amd64

二. 概念

1) slice 表示一个拥有相同类型元素的可变长度的序列。slice 通常写成 []T，其中元素的类型是T，它看上去像没有长度的数组类型。

slice 有三个属性：指针、长度、容量。

指针，指向数组的第一个可以从 slice 中访问的元素，这个元素并不一定是数组的第一个元素。

长度，slice 中元素的个数。

容量，从 slice 的起始元素到底层数组最后一个元素间元素的数量。

底层数组与 slice 是一对多的关系，一个底层数组可以对应多个 slice ，这些 slice 可以引用数组的任何位置，彼此之间的元素还可以重叠。

slice 操作符 s[i:j] (其中 0 <= i <= j <= cap(s)) 创建了一个新的 slice ，这个新的 slice 引用了序列 s 中从 i 到 j-1 索引位置的所有元素，这里的 s 既可以是数组或者指向数组的指针，也可以是 slice 。新 slice 的元素个数是 j-i 个。

s[i:j]

2) 零值

slice 类型的零值是 nil。申明一个 slice 类型变量 s ，通过与零值比较，可知它也是个零值。

　8 func main() {
  9     var s []int
 10     fmt.Println(nil == s)
 11     fmt.Printf("s type: %T, len(s): %d, cap(s): %d\n", s, len(s), cap(s))
 12 }

运行结果如下

三.申明/初始化

var s []int

1) slice s 引用数组。第9行代码申明了一个 slice s，它与数组的声明很像，但是 [] 中没有指定长度。结果是创建了一个指向数组的 slice。

  8 func main() {
  9     s := []int{0, 1, 2, 3, 4, 5}
 10     fmt.Printf("type: %T\n", s)
 11     fmt.Printf("len: %d\n", len(s))
 12     fmt.Printf("cap: %d\n", cap(s))
 13 }

运行结果如下

2) slice 类型变量 s1 和 s 引用了同一个底层数组。

  8 func main() {
  9     s := []int{0, 1, 2, 3, 4, 5}
 10     s1 := s[:]
 11     fmt.Println(s1)
 12 }

运行结果如下

3) 内置函数 make 可以创建一个具有指定元素类型、长度和容量的 slice 。其中容量参数可以省略，此时，slice 的容量和长度相等。make 其实是创建了一个无名数组并返回了它的一个 slice，这个数组仅可能通过这个 slice 来访问。

示例代码如下

通过打印结果可知，slice 变量 s1 的容量没有指定，默认和其长度一致，两者均为5。slice 变量 s2 仅引用了数组前 5 个元素，但是它的容量是数组的长度，slice 的长度还有增长的空间。slice 变量 s3 与 s2 功能相同。

  8 func main() {
  9     s1 := make([]int, 5)
 10     s2 := make([]int, 5, 10)
 11     s3 := make([]int, 10)[:5]
 12
 13     fmt.Printf("type: %T\n", s1)
 14     fmt.Println("len: ", len(s1))
 15     fmt.Println("cap: ", cap(s1))
 16     fmt.Println("----------")
 17     fmt.Printf("type: %T\n", s2)
 18     fmt.Println("len: ", len(s2))
 19     fmt.Println("cap: ", cap(s2))
 20     fmt.Println("----------")
 21     fmt.Printf("type: %T\n", s3)
 22     fmt.Println("len: ", len(s3))
 23     fmt.Println("cap: ", cap(s3))
 24 }

运行结果如下

四. 访问

可通过顺序来访问元素，也可以通过索引来访问元素

  8 func main() {
  9     s := []int{0, 1, 2, 3, 4, 5}
 10     s1 := s[:len(s)-1]
 11
 12     for _, e := range s1 {
 13         fmt.Printf("%d\t", e)
 14     }
 15
 16     fmt.Println()
 17     fmt.Println("----------")
 18
 19     for i := 0; i < len(s1); i++ {
 20         fmt.Printf("%d\t", s1[i])
 21     }
 22 }

运行结果如下

五. 赋值

支持赋值

  8 func main() {
  9     s := []int{0, 1, 2, 3, 4, 5}
 10     s1 := s[:len(s)-1]
 11     fmt.Printf("s type: %T, len(s): %d, cap(s): %d\n", s1, len(s1), cap(s1))
 12
 13     s2 := s1
 14     fmt.Printf("s type: %T, len(s): %d, cap(s): %d\n", s2, len(s2), cap(s2))
 15     fmt.Println(s2)
 16 }

运行结果如下

六. 比较

1) slice 无法直接做比较，不能直接使用 == 来测试两个 slice 是否拥有相同的元素。标准库中有 bytes.Equal() 来比较两个字节 slice([]byte)。但对于其它类型的 slice ，需要自定义函数以实现比较。

  8 func main() {
  9     s1 := []int{1, 2, 3}
 10     s2 := []int{1, 2, 4}
 11     fmt.Println(s1 == s2)
 12 }

　　编译报错，提示 slice 只能与 零值 nil 比较

invalid operation: s1 == s2 (slice can only be compared to nil)

原因有两个，一是 slice 的元素是非直接的，有可能 slice 可以包含它自身；二是底层数组元素有可能会改变，如果底层数组元素改变，同一个 slice 在不同的时间会拥有不同的元素。还需要在实践中去体会。

2) slice 唯一可直接比较的操作是和nil比较

示例代码如下

  8 func main() {
  9     s1 := []int{1, 2, 3}
 10     s2 := []int{1, 2, 4}
 11     var s3 []int
 12
 13     fmt.Println(nil == s1)
 14     fmt.Println(nil == s2)
 15     fmt.Println(nil == s3)
 16 }

运行结果如下

七. 判空

检查一个 slice 是否为空，请使用 len(s) == 0，而不是 s == nil。在 s != nil 的情况下，slice 也有可能为空。

第9行声明了 slice 类型变量 s1，它是零值，可以通过第21行的打印结果可以知道。此时，它的长度为0。第15行声明了 slice 类型变量 s2，它是一个空的 slice，并非零值  nil，通过第22行的打印结果可知。此时，它的长度也为0。

所以在检查 slice 是否为空时，使用 0 == len(s) 更为合理。示例代码如下

  8 func main() {
  9     var s1 []int
 10     fmt.Println(s1)
 11     fmt.Println("len: ", len(s1))
 12     fmt.Println("cap: ", cap(s1))
 13
 14     fmt.Println("----------")
 15     s2 := []int{}
 16     fmt.Println(s2)
 17     fmt.Println("len: ", len(s2))
 18     fmt.Println("cap: ", cap(s2))
 19
 20     fmt.Println("----------")
 21     fmt.Println(s1 == nil)
 22     fmt.Println(s2 == nil)
 23 }

运行结果如下

八. 字节 slice 与字符串

对字节 slice([]byte) 做 slice 操作，求字符串子串操作，都写作 x[m:n]，都返回原始字节的一个子序列，底层引用方式也相同。不同点在于，如果 x 是一字节 slice ，那么 x[m:n] 返回的结果是字节 slice；如果 x 是字符串，那么 x[m:n] 返回的是一个字符串。

九. 修改

引用书中去除空字符串的例子

  8 func nonempty(strings []string) []string {
  9     i := 0
 10     for _, e := range strings {
 11         if "" != e {
 12             strings[i] = e
 13             i++
 14         }
 15     }
 16
 17     return strings[:i]
 18 }
 19
 20 func main() {
 21     data := []string{"one", "", "three"}
 22     fmt.Printf("%q\n", nonempty(data))
 23     fmt.Printf("%q\n", data)
 24 }

运行结果如下

十. 使用

1) 直接使用

存储元素

2) 作函数参数

slice 包含了指向数组元素的指针，所以将一个 slice 传递给函数的时候，可以在函数内部修改底层数组的元素。即，创建一个数组的 slice 等于为数组创建了一个别名。

第10行代码，声明了一个 slice t，第20行代码，定义了一个逆序的函数，函数接收的参数是 slice 类型。slice t 中包含了指针属性，所以调用函数，可以直接对 slice t 进行修改。

第15行代码，声明了一个 整型数组 a，调用 reverse() 函数时，需要传入的是 slice 类型，实参写成了 a[:]，表示对整个数组 a 的引用。 若实参直接写在 a，即 reverse(a)，则会报错 "cannot use a (type [5]int) as type []int in argument "，实参类型与形参类型不一致。

  8 func main() {
  9     // slice t
 10     t := []int{1, 2, 3, 4, 5}
 11     reverse(t)
 12     fmt.Println(t)
 13
 14     // array a
 15     a := [...]int{1, 2, 3, 4, 5}
 16     reverse(a[:])
 17     fmt.Println(a)
 18 }
 19
 20 func reverse(s []int) {
 21     for i, j := 0, len(s)-1; i < j; i, j = i+1, j-1 {
 22         s[i], s[j] = s[j], s[i]
 23     }
 24 }

运行结果如下

十一. 增长

内置的append函数的增长策略，还没去翻源码，先不说了。

只要有可能改变 slice 的指针、长度或容量，都需要更新 slice 变量。

runes = append(runes, r)

引用书中的例子。示例代码中，每一次添加元素，均更新了 slice 变量 x。

  8 func main() {
  9     var x []int
 10     x = append(x, 1)
 11     x = append(x, 2, 3)
 12     x = append(x, 4, 5, 6)
 13     x = append(x, x...)
 14     fmt.Println(x)
 15 }

运行结果如下

十二. 注意

1) 越界

如果 slice 的引用超过了被引用对象的容量，即 cap(s)，那么会导致程序宕机。如果 slice 的引用超出了被引用对象的长度，即 len(s)，但没有超过被引用对象的容量，那么最终 slice 会比原 slice 长。

声明了两个 slice 变量 Q2 和 summer。slice Q2 引用了数组 months 中 4: "April", 5: "May", 6: "June" 三个元素，长度为3，容量为9。 slice summer 引用了数组 months 中 6: "June", 7: "July", 8: "August" 三个元素，长度为3，容量为7。

第28行代码，声明了一个 slice 变量 endlessSummer ，它引用了 slice 变量 summer，起始位置省略了，endlessSummer 的的起始位置默认即是 summer 的起始位置( 6: "June")，长度为 (5-0)，容量为7，endlessSummer 它指向的最后一个元素是  "October"。

第35行代码，打印 从slice 变量 Q2 起始位置开始的 20 个元素，但是编译报错 ， “slice 界限超出了容量范围9”。Q2 的起始位置指向原始数组中的元素 “April”，slice Q2 的容量为9，从 “April” 至结束共有9个元素 。打印20个元素，超出了容量。

  8 func main() {
  9     months := [...]string{1: "January", 2: "February", 3: "March",
 10         4: "April", 5: "May", 6: "June",
 11         7: "July", 8: "August", 9: "September",
 12         10: "October", 11: "November", 12: "December"}
 13
 14     Q2 := months[4:7]
 15     fmt.Println(Q2)
 16     fmt.Printf("type: %T\n", Q2)
 17     fmt.Println(len(Q2))
 18     fmt.Println(cap(Q2))
 19     fmt.Println("----------")
 20
 21     summer := months[6:9]
 22     fmt.Println(summer)
 23     fmt.Printf("type: %T\n", summer)
 24     fmt.Println(len(summer))
 25     fmt.Println(cap(summer))
 26     fmt.Println("----------")
 27
 28     endlessSummer := summer[:5]
 29     fmt.Println(endlessSummer)
 30     fmt.Printf("type: %T\n", endlessSummer)
 31     fmt.Println(len(endlessSummer))
 32     fmt.Println(cap(endlessSummer))
 33     fmt.Println("----------")
 34
 35     fmt.Println(Q2[:20])
 36 }

运行结果如