go-slice实现的使用和基本原理

目录

• 摘要
• Slice数据结构
• 使用make创建Slice
• 使用数组创建Slice
• Slice 扩容
• Slice Copy
• 特殊切片
• 总结
• 参考
• 你的鼓励也是我创作的动力

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• Posted by 微博@Yangsc_o
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摘要

本文主要回顾一下Slice实现的使用和基本原理

Slice数据结构

源码包中 src/runtime/slice.go:slice 定义了Slice的数据结构: array指针指向底层数组，len表示切片长度，cap表示底层数组容量。

type slice struct {
	array unsafe.Pointer
	len   int
	cap   int
}

使用make创建Slice

该Slice长度为5，即可以使用下标slice[0] ~ slice[4]来操作里面的元素，capacity为10，表示后续向 slice添加新的元素时可以不必重新分配内存，直接使用预留内存即可。

使用数组创建Slice

使用数组来创建Slice时，Slice将与原数组共用一部分内存。 例如，语句 slice := array[5:7] 所创建的Slice，结构如下图所示:

切片从数组array[5]开始，到数组array[7]结束(不含array[7])，即切片长度为2，数组后面的内容都作为切 片的预留内存，即capacity为5。

• 数组和切片操作可能作用于同一块内存，这也是使用过程中需要注意的地方。

Slice 扩容

使用append向Slice追加元素时，如果Slice空间不足，将会触发Slice扩容，扩容实际上重新一配一块更大的内 存，将原Slice数据拷贝进新Slice，然后返回新Slice，扩容后再将数据追加进去。

例如，当向一个capacity为5，且length也为5的Slice再次追加1个元素时，就会发生扩容，如下图所示:

扩容操作只关心容量，会把原Slice数据拷贝到新Slice，追加数据由append在扩容结束后完成。上图可见，扩容后 新的Slice长度仍然是5，但容量由5提升到了10，原Slice的数据也都拷贝到了新Slice指向的数组中。

扩容容量的选择遵循以下规则: 如果原Slice容量小于1024，则新Slice容量将扩大为原来的2倍;

如果原Slice容量大于等于1024，则新Slice容量将扩大为原来的1.25倍; 使用append()向Slice添加一个元素的实现步骤如下:

1. 假如Slice容量够用，则将新元素追加进去，Slice.len++，返回原Slice
2. 原Slice容量不够，则将Slice先扩容，扩容后得到新Slice
3. 将新元素追加进新Slice，Slice.len++，返回新的Slice。

Slice Copy

使用copy()内置函数拷贝两个切片时，会将源切片的数据逐个拷贝到目的切片指向的数组中，拷贝数量取两个切片长度的最小值。

例如长度为10的切片拷贝到长度为5的切片时，将会拷贝5个元素。 也就是说，copy过程中不会发生扩容。

特殊切片

跟据数组或切片生成新的切片一般使用 slice := array[start:end] 方式，这种新生成的切片并没有指定切片的容量， 实际上新切片的容量是从start开始直至array的结束。

比如下面两个切片，长度和容量都是一致的，使用共同的内存地址:

sliceA := make([]int, 5, 10)
sliceB := sliceA[0:5]

根据数组或切片生成切片还有另一种写法，即切片同时也指定容量，即slice[startcap], 其中cap即为新 切片的容量，当然容量不能超过原切片实际值，如下所示:

sliceA := make([]int, 5, 10) //length = 5; capacity = 10
sliceB := sliceA[0:5] 			 //length = 5; capacity = 10
sliceC := sliceA[0:5:5] 		 //length = 5; capacity = 5

这切片方法不常见，在Golang源码里能够见到，不过非常利于切片的理解。

总结

• 创建切片时可跟据实际需要预分配容量，尽量避免追加过程中扩容操作，有利于提升性能;
• 切片拷贝时需要判断实际拷贝的元素个数
• 谨慎使用多个切片操作同一个数组，以防读写冲突
• 每个切片都指向一个底层数组
• 每个切片都保存了当前切片的长度、底层数组可用容量
• 使用len()计算切片长度时间复杂度为O(1)，不需要遍历切片
• 使用cap()计算切片容量时间复杂度为O(1)，不需要遍历切片
• 通过函数传递切片时，不会拷贝整个切片，因为切片本身只是个结构体而矣
• 使用append()向切片追加元素时有可能触发扩容，扩容后将会生成新的切片

参考

《go专家编程》

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