GO 中 slice 的实现原理
上次我们分享的字符串相关的内容咱回顾一下
- 分享了字符串具体是啥
- GO 中字符串的特性，为什么不能被修改
- 字符串 GO 源码是如何构建的 ，源码文件在
src/runtime/下的string.go - 字符串 和
[]byte的由来和应用场景 - 字符串与
[]byte相互转换
要是对GO 对 字符串 的编码还有点兴趣的话， 欢迎查看文章 GO 中 string 的实现原理
slice 是什么?
有没有觉得很熟悉，上次分享的 string 类型 对应的数据结构 的前两个参数 与 切片的数据结构的前两个参数是一样的
看看GO 的 src/runtime/ 下的 slice.go 源码，我们可以找到 slice的数据结构
type slice struct { array unsafe.Pointer len int cap int } // unsafe.Pointer 类型如下 // Pointer represents a pointer to an arbitrary type. There are four special operations // available for type Pointer that are not available for other types: // - A pointer value of any type can be converted to a Pointer. // - A Pointer can be converted to a pointer value of any type. // - A uintptr can be converted to a Pointer. // - A Pointer can be converted to a uintptr. // Pointer therefore allows a program to defeat the type system and read and write // arbitrary memory. It should be used with extreme care. type Pointer *ArbitraryType
切片GO 的一种数据类型 ， 是对数组的一个连续片段的引用
切片的底层结构是一个结构体，对应有三个参数
- array
是一个unsafe.Pointer指针，指向一个具体的底层数组
- len
指的是切片的长度
- cap
指的是切片的容量
有没有觉得，切片和我们了解的数组好像是一样的，但是好像又不一样
slice 和 数组的区别是啥？
大概有如下几个区别
- 数组是复制传递的，而切片是引用传递的
在GO 里面，传递数组，是通过拷贝的方式
传递切片是通过引用的方式，这里说的引用，指的是 切片数据结构中array字段，其余字段默认是值传递
- 数组是相同类型的长度固定的序列
数组是相同类型的，一组内存空间连续的数据，他的每一个元素的数据类型都是一样的，且数组的长度一开始就确定好了，且不能做变动
- 切片是一个结构，是一个数据对象，且对象里面有 3 个参数
切片是引用类型，切片的长度是不固定的，可扩展的，GO 里面操作切片真的是香
当然，切片也是离不开数组的，因为他的array指针就是指向的一个底层数组，这个底层数组，对用户是不可见的
当使用切片的时候，数组容量不够的时候，这个底层数组会自动重新分配，生成一个新的 切片（注意，这里是生成一个新的切片）
如何创建 slice
创建一个新的切片有如下几种方式：
- 使用make 方法创建 新的切片
- 使用数组赋值的方式创建新的切片
使用make 方法创建 新的切片
新建一个 len 为 4，cap 为7 的切片：
func main(){ mySlice := make([]int,4,7) // 此处的遍历 长度是 len 的长度 for _,v :=range mySlice{ fmt.Printf("%v",v) } }
上述代码运行结果为
0000
为什么不是 7 个 0，而是4 个
这里要注意了：
此处遍历遍历切片的长度是 切片的 len 值， 而不是切片的容量 cap 值
使用数组赋值的方式创建新的切片
- 创建一个 长度 为 8，数据类型为
int的数组 - 数组的第5个元素和第6个元素复制给到新的切片
func main(){ arr := [8]int{} mySlice := arr[4:6] fmt.Println("len == ", len(mySlice)) fmt.Println("cap == ", cap(mySlice)) // 此处的遍历 长度是 len 的长度 for _,v :=range mySlice{ fmt.Printf("%v",v) } }
上述代码运行结果为
len == 2 cap == 4 00
根据代码执行情况，打印出 00，大家应该不会觉得奇怪
可是为什么 cap 等于 4？
原因如下：
数组的索引是从 0 开始的
上述代码 arr[4:6] 指的是将数组的下标为 4 开始的位置，下标为 6 的为结束位置，这里是不包含6自己的
根据 GO 中切片的原理，用数组复制给到切片的时候，若复制的数组元素后面还有内容的话，则后面的内容都作为切片的预留内存
即得到上述的结果，len == 2， cap == 4
不过这里还是要注意，切片元素对应的地址，还是这个数组元素对应的地址，使用的时候需要小心
slice 扩容原理是什么？
我们就来模拟一下
- 新建一个 长度为 4 ，容量为 4 的切片
- 向切片中添加一个元素
- 打印最终切片的详细情况
func main(){ mySlice := make([]int,4,4) mySlice[0] = 3 mySlice[1] = 6 mySlice[2] = 7 mySlice[3] = 8 fmt.Printf("ptr == %p\n", &mySlice) fmt.Println("len == ", len(mySlice)) fmt.Println("cap == ", cap(mySlice)) // 此处的遍历 长度是 len 的长度 for _,v :=range mySlice{ fmt.Printf("%v ",v) } fmt.Println("") mySlice = append(mySlice,5) fmt.Printf("new_ptr == %p\n", &mySlice) fmt.Println("new_len == ", len(mySlice)) fmt.Println("new_cap == ", cap(mySlice)) // 此处的遍历 长度是 len 的长度 for _,v :=range mySlice{ fmt.Printf("%v ",v) } }
运行上述代码，有如下效果：
ptr == 0x12004110 len == 4 cap == 4 3 6 7 8 new_ptr == 0x12004110 new_len == 5 new_cap == 8 3 6 7 8 5
根据案例，相信大家或多或少心里有点感觉了吧
向一个容量为 4 且长度为 4 的切片添加元素，我们发现切片的容量变成了 8
我们来看看切片扩容的规则是这样的：
- 如果原来的切片容量小于1024
那么新的切片容量就会扩展成原来的 2 倍
- 如果原切片容量大于等于1024
那么新的切片容量就会扩展成为原来的1.25倍
我们再来梳理一下上述扩容原理的步骤是咋弄的
上述切片扩容，大致分为如下 2 种情况：
- 添加的元素，加入到切片中，若原切片容量够
那么就直接添加元素，且切片的len ++ ，此处的添加可不是直接赋值，可是使用 append函数的方式，例如
func main(){ mys := make([]int,3,5) fmt.Println("len == ", len(mys)) fmt.Println("cap == ", cap(mys)) mys[0] = 1 mys[1] = 1 mys[2] = 1 // mys[3] = 2 会程序崩溃 mys = append(mys,2) fmt.Println("len == ", len(mys)) fmt.Println("cap == ", cap(mys)) for _,v :=range mys{ fmt.Printf("%v",v) } }
- 若原切片容量不够，则先将切片扩容，再将原切片数据追加到新的切片中
简单说一下空切片和 nil 切片
平时我们在使用JSON 序列化的时候，明明切片为空
为什么有的 JSON 输出是[] , 有的 JSON 输出是 null
我们来看看这个例子
func main(){ // 是一个空对象 var mys1 []int // 是一个对象，对象里面是一个切片，这个切片没有元素 var mys2 = []int{} json1, _ := json.Marshal(mys1) json2, _ := json.Marshal(mys2) fmt.Println(string(json1)) fmt.Println(string(json2)) }
运行结果为
null []
原因是这样的：
- mys1 是一个空对象
- mys2 不是一个空对象，是一个正常的对象，但是对象里面的为空
总结
- 分享了切片是什么
- 切片和数组的区别
- 切片的数据结构
- 切片的扩容原理
- 空切片 和 nil 切片的区别
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好了，本次就到这里
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