Go36-7-数组和切片

Posted 2021-02-01

数组和切片

数组（array）类型和切片（slice）类型：
相同：都属于集合类的类型，它们的值都可以用来存储某一种类型的值（或者说元素）。
不同：数组的长度是固定的，而切片是可变长的。

长度
数组的长度在声明的时候必须确定，并且之后不会再变。长度是其类型的一部分。
比如：[1]string 和 [2]string 是两个不同的类型。
切片的长度是可以随着其中元素的增长而增长的，但是不会随着元素的减少而减少。

底层数组
可以把切片看做是对数组的一层简单的封装，每个切片的底层数据结构中，一定会包含一个数组。这个数组可以被叫做切片的底层数组。而切片可以被看做是对数组的某个连续片段的引用。

值类型、引用类型

切片属于引用类型，数组属于值类型
引用类型：

• 切片
• 字典
• 管道
• 函数

值类型：

• 数组
• 结构体

长度和容量

数组和切片都用长度和容量。调用len函数，可以得到长度，调用cap函数可以得到容量。
数组的容量永远等于长度，并且是不可变的。
关于切片的容量和长度，看下面的例子：

package main

import "fmt"

func main() {
    s1 := make([]int, 5)
    fmt.Println(len(s1), cap(s1), s1)
    s2 := make([]int, 5, 8)
    fmt.Println(len(s2), cap(s2), s2)
}

先用make声明了一个[]int类型的变量s1，并且传递了一个第二个参数5。指明了切片的长度。
用同样了方式声明了切片s2，这次多传递了一个参数8，指明了切片的容量。
s1的长度是5，通过声明指定。容量也是5，声明时没有指定容量，就和长度一致。
s2的长度是5，通过声明指定。容量是8，也是通过声明进行指定。
下面的切片表达式，可以把s2扩展到其当前最大容量：

s2[0:cap(s2)]

扩容

当切片无法容纳更多的元素时，Go语言就会对切片进行扩容。扩容不会改变原来的切片，而是会生成一个容量更大的切片，然后把原有的元素和新元素拷贝到新切片中。
一般情况下，扩容会把新切片的容量（新容量）变成原来切片容量（原容量）的2倍。
当切片的长度大于或等于1024是，扩容是以1.25倍来增加的。
验证一下上面的扩容策略：

package main

import "fmt"

func main() {
    s1 := make([]int, 3)
    fmt.Println(len(s1), cap(s1), s1)  // 当前容量3
    s1 = append(s1, 1)
    fmt.Println(len(s1), cap(s1), s1)  // 容量翻倍，变成6
    s2 := make([]int, 1023)
    fmt.Println(len(s2), cap(s2))  // 当前容量1023
    s2 = append(s2, 1)
    fmt.Println(len(s2), cap(s2))  // 看着像翻倍，不过是1024的翻倍2048
    s3 := make([]int, 1024)
    s3 = append(s3, 1)
    fmt.Println(len(s3), cap(s3))  // 容量变为1.25倍
}
/* 执行结果
PS G:SteedDocumentsGosrcGo36article07example02> go run main.go
3 3 [0 0 0]
4 6 [0 0 0 1]
1023 1023
1024 2048
1025 1280
PS G:SteedDocumentsGosrcGo36article07example02>
*/

验证下来，似乎有一点小偏差。
另外，如果一次追加的元素过多，按上面的规则做一次扩容不够，最终还是会扩容到一个比需要的容量大一些或者正好的容量，不过具体情况有点复杂。可以自己试试看，下面的例子一次可以往切片里追加大量的元素：

package main

import "fmt"

func main() {
    s1 := make([]int, 5, 8)
    var s []int
    s = append(s1, make([]int, 88-5)...)
    fmt.Println(len(s), cap(s))
    s2 := make([]int, 1024)
    s = append(s2, make([]int, 2048-1024)...)
    fmt.Println(len(s), cap(s))
}

不必太在意切片“扩容”策略中的一些细节，只要能够理解它的基本规律，并可以进行近似的估算就可以了。
不过如果有兴趣，更多细节可参见runtime包中slice.go文件里的growslice及相关函数的具体实现。

替换底层数组

在无需扩容时，append函数返回的是指向原底层数组的新切片。其实就是底层数组还在那，切片的下标往后加了几位，可以指向到底层数组后面更多的元素了。
在需要扩容时，append函数返回的是指向新底层数组的新切片。会创建一个更大容量的新的底层数组，将元素从原切片复制到新的底层数组，然后追加新元素。
希望下面的例子可以说明这里的问题：

package main

import "fmt"

func main() {
    a := [...]int{1,2,3,4,5}  // 这是一个数组，将作为下面切片的底层数组
    s1 := a[:3]
    s1 = append(s1, 11)  // 未发生扩容
    fmt.Println(s1, a)  // s1的新底层数组还是a，往s1末尾添加元素，将覆盖a里原来的值
    s2 := a[:3]
    s2 = append(s2, 21, 22, 23, 24, 25)  // 容量不够，需要扩容
    fmt.Print(s2, a)  // 现在a不再是s2的底层数组了，这里会复制一份数组到一个新的数组，作为新的底层数组。a里的元素不会被覆盖
}

这里生成数组a的时候推导了数组的长度，长度也是数组类型的一部分，用上面的方法也可以把长度推导出来。