终极对决：Go语言make和new完整比较

/ Go 语言 make 和 new 对比及使用指南 /

make 和 new 是 Go 语言中非常重要的两个内置函数,用于内存分配和对象初始化。合理正确使用 make 和 new 是 Go 语言开发的基础技能。

本文将全面介绍 make 和 new 的各方面知识,内容涵盖:

1. new 和 make 函数介绍
   
2. new 和 make 的区别
   
3. new 函数的实现原理
   
4. make 函数的实现原理
   
5. make 初始化切片
   
6. make 初始化 map
   
7. make 初始化 channel
   
8. new 和 make 的性能比较
   
9. new 和 make 的使用指南
   
10. 示例代码
    
11. 最佳实践
    

通过详细的概念讲解、源码解析和大量示例,可以全面深入地掌握 Go 语言中 new 和 make 的用法和实现原理,运用自如。

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1. new 和 make 函数介绍

new 和 make 都是 Go 语言中用于内存分配和初始化的内置函数:

• new 主要用来分配基本类型、数组、结构体等类型的内存空间,返回指向这些空间的指针
  
• make 主要用来分配切片、map、channel 等内置引用类型并初始化,返回引用类型本身
  

new 和 make 的函数签名:

func new(Type) *Type 
func make(Type, size ...) Type

new 返回指针,而 make 返回引用类型本身。

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2. new 和 make 的区别

尽管两者都用于内存分配,但新 new 和 make 有以下关键区别:

• new 返回指针,make 返回引用类型
  
• new 没有参数,make 需要指定类型
  
• make 返回初始化后可以直接使用的对象,new 返回还需要初始化的指针
  
• make 只用于 slice、map、channel 等内置引用类型,new 可用于任意类型
  

一般来说,所有内置引用类型优先使用 make 进行初始化。

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3. new 函数实现原理

new 函数的作用很简单,就是分配内存,并返回该内存空间地址的指针。

new 函数源码实现如下:

func new(Type) *Type {
  return &Type{} 
}

这个过程对应的 runtime 底层实现:

1. 调用 mallocgc 分配一段内存
   
2. 将这段内存空间清零
   
3. 返回这段内存的指针
   

以 new 一个 int 指针为例:

p := new(int)

对应的汇编实现:

这个过程对应的 runtime 底层实现:
调用 mallocgc 分配一段内存
将这段内存空间清零
返回这段内存的指针
以 new 一个 int 指针为例:
p := new(int)
对应的汇编实现:

new 直接返回内存指针,对应的对象还需要进一步初始化才能使用。

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4. make 函数实现原理

make 函数将 slices、maps 和 channels 等引用类型初始化之后返回引用:

make([]int, 100, 200) 
make(map[string]int)
make(chan int)

make 的实现原理是:

1. 根据参数申请对应大小的内存
   
2. 对内存进行必要的初始化
   
3. 返回类型的引用
   

初始化的工作包括:

• 切片:初始化相关字段,如 ptr、len、cap 等
  
• map:创建散列数组、桶数组等数据结构
  
• channel:创建环形缓冲区
  

make 返回的引用可以直接使用,无需再初始化。

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5. 切片 make 实现

切片在 make 时其实是创建了一个 slice 对象:

type slice struct {
  array *int
  len int
  cap int   
}

切片 make 的要点是计算切片容量 cap 的分配原则:

1. 如果指定了容量 cap,直接使用该值
   
2. 仅指定 len,则 cap=len
   
3. 如果两者都没指定,容量cap 取默认值
   

这样可以很灵活地控制切片容量。

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6. map make 实现

make 初始化 map 整体实现步骤:

1. 根据容量估算需要的 bucket 数
   
2. 分配连续内存块作为 bucket 数组
   
3. 初始化 bucket 内存空间
   
4. 安装扩容因子、阈值等字段
   
5. 返回 map 引用
   

举个例子:

m := make(map[string]int, 100)

根据传入的容量 100 估算 bucket 数,初始化 bucket 数组,然后返回一个可以直接使用的 map 引用。

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7. channel make 实现

make 初始化 channel 的核心是创建一个环形缓冲区:

// 分配缓冲区内存空间
buf := make([]Type, cap)  
// 初始化读写指针
c.sendx = 0 
c.recvx = 0
c.recvq = nil
c.sendq = nil
...
// 返回channel
return c

这样在 make 之后 channel 可以直接发送和接收数据。

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8. new 和 make 性能比较

new 和 make 在性能上的区别主要如下:

• new 分配内存比较快,但是不会进行初始化
  
• make 需要初始化,相对比较慢
  

但是 make 返回的对象可以直接使用,总体上性能更好。

此外,new/make 分配小对象时采用对象池技术,可以提高分配效率。

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9. 使用指南

综合上面的分析,使用 new 和 make 的一些原则:

• new 用于值类型和用户定义的类型,如数组、结构体
  
• make 用于内置引用类型,如切片、map、channel
  

一个简单的区分记忆法则是:

• new 给类型本身分配内存
  
• make 从类型生成对象
  

日常使用中,对内置引用类型要优先考虑使用 make 进行初始化。

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10. 示例代码

下面示例代码演示 make/new 的基本用法:

new 一个指针:

p := new(int)
*p = 123 // 初始化后使用

make 一个切片:

s := make([]int, 0) 
s = append(s, 1) // 直接使用

make 一个带 cap 的 map:

m := make(map[string]int, 100) 
m["a"] = 1 // 直接使用

make 一个带缓冲 channel:

c := make(chan int, 10)
c <- 1 // 直接发送

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11. 最佳实践

基于上面的讲解,总结一些使用 make 和 new 的最佳实践:

• 优先为内置引用类型使用 make 初始化
  
• 新建值类型较多的结构体或数组时选用 new
  
• 需要指针对象才使用 new
  
• 根据类型特点和场景选择最优方案
  
• 注意复用对象减少内存分配次数
  

比如缓冲 channel 等引用类型使用 make,大批结构体使用 new 会更好。

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总结

通过这篇全面详细的文章,包括概念讲解、实现原理、使用指南、示例代码等内容,可以深刻理解 Go 语言中 make 和 new 的区别与用法,掌握它们的设计思想,熟练应用。