Go切片slice实例分析

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slice表示切片(分片)，例如对一个数组进行切片，取出数组中的一部分值。在现代编程语言中，slice(切片)几乎成为一种必备特性，它可以从一个数组(列表)中取出任意长度的子数组(列表)，为操作数据结构带来非常大的便利性，如python、perl等都支持对数组的slice操作，甚至perl还支持对hash数据结构的slice。

但Go中的slice和这些语言的slice不太一样，前面所说的语言中，slice是一种切片的操作，切片后返回一个新的数据对象。而Go中的slice不仅仅是一种切片动作，还是一种数据结构(就像数组一样)。

slice的存储结构

Go中的slice依赖于数组，它的底层就是数组，所以数组具有的优点，slice都有。且slice支持可以通过append向slice中追加元素，长度不够时会动态扩展，通过再次slice切片，可以得到得到更小的slice结构，可以迭代、遍历等。

实际上slice是这样的结构：先创建一个有特定长度和数据类型的底层数组，然后从这个底层数组中选取一部分元素，返回这些元素组成的集合(或容器)，并将slice指向集合中的第一个元素。换句话说，slice自身维护了一个指针属性，指向它底层数组中的某些元素的集合。

例如，初始化一个slice数据结构：

my_slice := make([]int, 3，5)// 输出slicefmt.Println(my_slice)    // 输出：[0 0 0]

这表示先声明一个长度为5、数据类型为int的底层数组，然后从这个底层数组中从前向后取3个元素(即index从0到2)作为slice的结构。

如下图：

每一个slice结构都由3部分组成：容量(capacity)、长度(length)和指向底层数组某元素的指针，它们各占8字节(1个机器字长，64位机器上一个机器字长为64bit，共8字节大小，32位架构则是32bit，占用4字节)，所以任何一个slice都是24字节(3个机器字长)。

• Pointer：表示该slice结构从底层数组的哪一个元素开始，该指针指向该元素

• Capacity：即底层数组的长度，表示这个slice目前最多能扩展到这么长

• Length：表示slice当前的长度，如果追加元素，长度不够时会扩展，最大扩展到Capacity的长度(不完全准确，后面数组自动扩展时解释)，所以Length必须不能比Capacity更大，否则会报错

对上面创建的slice来说，它的长度为3，容量为5，指针指向底层数组的index=0。

可以通过len()函数获取slice的长度，通过cap()函数获取slice的Capacity。

my_slice := make([]int,3,5)fmt.Println(len(my_slice))  // 3fmt.Println(cap(my_slice))  // 5

还可以直接通过print()或println()函数去输出slice，它将得到这个slice结构的属性值，也就是length、capacity和pointer：

my_slice := make([]int,3,5)println(my_slice)      // [3/5]0xc42003df10

[3/5]表示length和capacity，0xc42003df10表示指向的底层数组元素的指针。

务必记住slice的本质是[x/y]0xADDR，记住它将在很多地方有助于理解slice的特性。另外，个人建议，虽然slice的本质不是指针，但仍然可以将它看作是一种包含了另外两种属性的不纯粹的指针，也就是说，直接认为它是指针。其实不仅slice如此，map也如此。

创建、初始化、访问slice

有几种创建slice数据结构的方式。

一种是使用make()：

// 创建一个length和capacity都等于5的sliceslice := make([]int,5)// length=3,capacity=5的sliceslice := make([]int,3,5)

make()比new()函数多一些操作，new()函数只会进行内存分配并做默认的赋0初始化，而make()可以先为底层数组分配好内存，然后从这个底层数组中再额外生成一个slice并初始化。另外，make只能构建slice、map和channel这3种结构的数据对象，因为它们都指向底层数据结构，都需要先为底层数据结构分配好内存并初始化。

还可以直接赋值初始化的方式创建slice：

// 创建长度和容量都为4的slice，并初始化赋值color_slice := []string{"red","blue","black","green"}// 创建长度和容量为100的slice，并为第100个元素赋值为3slice := []int{99:3}

注意区分array和slice：

// 创建长度为3的int数组array := [3]int{10, 20, 30}// 创建长度和容量都为3的sliceslice := []int{10, 20, 30}

由于slice底层是数组，所以可以使用索引的方式访问slice，或修改slice中元素的值：

// 创建长度为5、容量为5的slicemy_slice := []int{11,22,33,44,55}// 访问slice的第2个元素print(my_slice[1])// 修改slice的第3个元素的值my_slice[2] = 333

由于slice的底层是数组，所以访问my_slice[1]实际上是在访问它的底层数组的对应元素。slice能被访问的元素只有length范围内的元素，那些在length之外，但在capacity之内的元素暂时还不属于slice，只有在slice被扩展时(见下文append)，capacity中的元素才被纳入length，才能被访问。

nil slice和空slice

当声明一个slice，但不做初始化的时候，这个slice就是一个nil slice。

// 声明一个nil slicevar nil_slice []int

nil slice表示它的指针为nil，也就是这个slice不会指向哪个底层数组。也因此，nil slice的长度和容量都为0。

|--------|---------|----------||  nil   |   0     |     0    ||  ptr   | Length  | Capacity ||--------|---------|----------|

还可以创建空slice(Empty Slice)，空slice表示长度为0，容量为0，但却有指向的slice，只不过指向的底层数组暂时是长度为0的空数组。

// 使用make创建empty_slice := make([]int,0)// 直接创建empty_slice := []int{}

Empty Slice的结构如下：

|--------|---------|----------||  ADDR  |   0     |     0    ||  ptr   | Length  | Capacity ||--------|---------|----------|

虽然nil slice和Empty slice的长度和容量都为0，输出时的结果都是[]，且都不存储任何数据，但它们是不同的。nil slice不会指向底层数组，而空slice会指向底层数组，只不过这个底层数组暂时是空数组。

可以使用println()来输出验证：

package mainfunc main() {    var nil_s []int    empty_s:= []int{}    println(nil_s)    println(empty_s)}

输出结果：

[0/0]0x0[0/0]0xc042085f50

当然，无论是nil slice还是empty slice，都可以对它们进行操作，如append()函数、len()函数和cap()函数。

对slice进行切片

可以从slice中继续切片生成一个新的slice，这样能实现slice的缩减。

对slice切片的语法为：

SLICE[A:B]SLICE[A:B:C]

其中A表示从SLICE的第几个元素开始切，B控制切片的长度(B-A)，C控制切片的容量(C-A)，如果没有给定C，则表示切到底层数组的最尾部。

还有几种简化形式：

SLICE[A:]  // 从A切到最尾部SLICE[:B]  // 从最开头切到B(不包含B)SLICE[:]   // 从头切到尾，等价于复制整个SLICE

例如：

my_slice := []int{11,22,33,44,55}// 生成新的slice，从第二个元素取，切取的长度为2new_slice := my_slice[1:3]

注意，截取时"左闭右开"。所以上面new_slice是从my_slice的index=1开始截取，截取到index=3为止，但不包括index=3这个元素。所以，新的slice是由my_slice中的第2个元素、第3个元素组成的新的数据结构，长度为2。

以下是slice切片生成新的slice后的结构：

不难发现，一个底层数组，可以生成无数个slice，且对于new_slice而言，它并不知道底层数组index=0的那个元素。

还可以控制切片时新slice的容量：

my_slice := []int{11,22,33,44,55}// 从第二个元素取，切取的长度为2，容量也为2new_slice := my_slice[1:3:3]

这时新slice的length等于capacity，底层数组的index=4、5将对new_slice永不可见，即使后面对new_slice进行append()导致底层数组扩容也仍然不可见。具体见下文。

由于多个slice共享同一个底层数组，所以当修改了某个slice中的元素时，其它包含该元素的slice也会随之改变，因为slice只是一个指向底层数组的指针(只不过这个指针不纯粹，多了两个额外的属性length和capacity)，实际上修改的是底层数组的值，而底层数组是被共享的。

当同一个底层数组有很多slice的时候，一切将变得混乱不堪，因为我们不可能记住谁在共享它，通过修改某个slice的元素时，将也会影响那些可能我们不想影响的slice。所以，需要一种特性，保证各个slice的底层数组互不影响，相关内容见下面的"扩容"。

copy()函数

可以将一个slice拷贝到另一个slice中。

$ go doc builtin copyfunc copy(dst, class="lazy" data-src []Type) int

这表示将class="lazy" data-src slice拷贝到dst slice，class="lazy" data-src比dst长，就截断，class="lazy" data-src比dst短，则只拷贝class="lazy" data-src那部分。

copy的返回值是拷贝成功的元素数量，所以也就是class="lazy" data-src slice或dst slice中最小的那个长度。

例如：

s1 := []int{11, 22, 33}s2 := make([]int, 5)s3 := make([]int,2)num := copy(s2, s1)copy(s3,s1)fmt.Println(num)   // 3fmt.Println(s2)    // [11,22,33,0,0]fmt.Println(s3)    // [11,22]

此外，copy还能将字符串拷贝到byte slice中，因为字符串实际上就是[]byte。

func main() {s1 := []byte("Hello")num := copy(s1, "World")fmt.Println(num)fmt.Println(s1)    // 输出[87 111 114 108 100 32]fmt.Println(string(s1))  //输出"World"}

append()函数

可以使用append()函数对slice进行扩展，因为它追加元素到slice中，所以一定会增加slice的长度。

但必须注意，append()的结果必须被使用。所谓被使用，可以将其输出、可以赋值给某个slice。如果将append()放在空上下文将会报错：append()已评估，但未使用。同时这也说明，append()返回一个新的slice，原始的slice会保留不变。

例如：

my_slice := []int{11,22,33,44,55}new_slice := my_slice[1:3]// append()追加一个元素2323，返回新的sliceapp_slice := append(new_slice,2323)

上面的append()在new_slice的后面增加了一个元素2323，所以app_slice[2]=2323。但因为这些slice共享同一个底层数组，所以2323也会反映到其它slice中。

现在的数据结构图如下：

当然，如果append()的结果重新赋值给new_slice，则new_slice会增加长度。

同样，由于string的本质是[]byte，所以string可以append到byte slice中：

s1 := []byte("Hello")s2 := append(s1, "World"...)fmt.Println(string(s2))   // 输出：HelloWorld

扩容

当slice的length已经等于capacity的时候，再使用append()给slice追加元素，会自动扩展底层数组的长度。

底层数组扩展时，会生成一个新的底层数组。所以旧底层数组仍然会被旧slice引用，新slice和旧slice不再共享同一个底层数组。

func main() {    my_slice := []int{11,22,33,44,55}    new_slice := append(my_slice,66)    my_slice[3] = 444   // 修改旧的底层数组    fmt.Println(my_slice)   // [11 22 33 444 55]    fmt.Println(new_slice)  // [11 22 33 44 55 66]    fmt.Println(len(my_slice),":",cap(my_slice))     // 5:5    fmt.Println(len(new_slice),":",cap(new_slice))   // 6:10}

从上面的结果上可以发现，底层数组被扩容为10，且是新的底层数组。

实际上，当底层数组需要扩容时，会按照当前底层数组长度的2倍进行扩容，并生成新数组。如果底层数组的长度超过1000时，将按照25%的比率扩容，也就是1000个元素时，将扩展为1250个，不过这个增长比率的算法可能会随着go版本的递进而改变。

实际上，上面的说法应该改一改：当capacity需要扩容时，会按照当前capacity的2倍对数组进行扩容。或者说，是按照slice的本质[x/y]0xADDR的容量y来判断如何扩容的。之所以要特别强调这两种不同，是因为很容易搞混。

例如，扩容的对象是底层数组的真子集时：

my_slice := []int{11,22,33,44,55}// 限定长度和容量，且让长度和容量相等new_slice := my_slice[1:3:3]   // [22 33]// 扩容app_slice := append(new_slice,4444)

上面的new_slice的容量为2，并没有对应到底层数组的最结尾，所以new_slice是my_slice的一个真子集。这时对new_slice扩容，将生成一个新的底层数组，新的底层数组容量为4，而不是10。如下图：

因为创建了新的底层数组，所以修改不同的slice，将不会互相影响。为了保证每次都是修改各自的底层数组，通常会切出仅一个长度、仅一个容量的新slice，这样只要对它进行任何一次扩容，就会生成一个新的底层数组，从而让每个slice的底层数组都独立。

my_slice := []int{11,22,33,44,55}new_slice := my_slice[2:3:3]app_slice := append(new_slice,3333)

事实上，这还是会出现共享的几率，因为没有扩容时，那个唯一的元素仍然是共享的，修改它肯定会影响至少1个slice，只有切出长度为0，容量为0的slice，才能完全保证独立性，但这和新创建一个slice没有区别。

合并slice

slice和数组其实一样，都是一种值，可以将一个slice和另一个slice进行合并，生成一个新的slice。

合并slice时，只需将append()的第二个参数后加上...即可，即append(s1,s2...)表示将s2合并在s1的后面，并返回新的slice。

s1 := []int{1,2}s2 := []int{3,4}s3 := append(s1,s2...)fmt.Println(s3)  // [1 2 3 4]

注意append()最多允许两个参数，所以一次性只能合并两个slice。但可以取巧，将append()作为另一个append()的参数，从而实现多级合并。例如，下面的合并s1和s2，然后再和s3合并，得到s1+s2+s3合并后的结果。

sn := append(append(s1,s2...),s3...)

slice遍历迭代

slice是一个集合，所以可以进行迭代。

range关键字可以对slice进行迭代，每次返回一个index和对应的元素值。可以将range的迭代结合for循环对slice进行遍历。

package mainfunc main() {    s1 := []int{11,22,33,44}    for index,value := range s1 {        println("index:",index," , ","value",value)    }}

输出结果：

index: 0  ,  value 11index: 1  ,  value 22index: 2  ,  value 33index: 3  ,  value 44

传递slice给函数

前面说过，虽然slice实际上包含了3个属性，它的数据结构类似于[3/5]0xc42003df10，但仍可以将slice看作一种指针。这个特性直接体现在函数参数传值上。

Go中函数的参数是按值传递的，所以调用函数时会复制一个参数的副本传递给函数。如果传递给函数的是slice，它将复制该slice副本给函数，这个副本实际上就是[3/5]0xc42003df10，所以传递给函数的副本仍然指向源slice的底层数组。

换句话说，如果函数内部对slice进行了修改，有可能会直接影响函数外部的底层数组，从而影响其它slice。但并不总是如此，例如函数内部对slice进行扩容，扩容时生成了一个新的底层数组，函数后续的代码只对新的底层数组操作，这样就不会影响原始的底层数组。

例如：

package mainimport "fmt"func main() {    s1 := []int{11, 22, 33, 44}    foo(s1)    fmt.Println(s1[1])     // 输出：23}func foo(s []int) {    for index, _ := range s {        s[index] += 1    }}

上面将输出23，因为foo()直接操作原始的底层数组，对slice的每个元素都加1。

slice和内存浪费问题

由于slice的底层是数组，很可能数组很大，但slice所取的元素数量却很小，这就导致数组占用的绝大多数空间是被浪费的。

特别地，垃圾回收器(GC)不会回收正在被引用的对象，当一个函数直接返回指向底层数组的slice时，这个底层数组将不会随函数退出而被回收，而是因为slice的引用而永远保留，除非返回的slice也消失。

因此，当函数的返回值是一个指向底层数组的数据结构时(如slice)，应当在函数内部将slice拷贝一份保存到一个使用自己底层数组的新slice中，并返回这个新的slice。这样函数一退出，原来那个体积较大的底层数组就会被回收，保留在内存中的是小的slice。

读到这里，这篇“Go切片slice实例分析”文章已经介绍完毕，想要掌握这篇文章的知识点还需要大家自己动手实践使用过才能领会，如果想了解更多相关内容的文章，欢迎关注编程网行业资讯频道。