Go源代码解析-slice.go文件

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简介: Go源代码解析-slice.go文件

File: slice.go

slice.go是Go语言自带的一个标准库,其作用是实现切片(slice)的相关操作。

切片是Go语言中一种灵活、强大的数据结构,可以看做是动态数组。与数组不同的是,切片的长度可以在运行时进行扩展和收缩,而且可以根据需求自动进行内存分配和释放。

slice.go中主要实现了以下几个功能:

  1. 创建切片:根据传入的元素类型、长度和容量创建一个新的切片。
  2. 扩展切片:在原有切片基础上,根据传入的元素数量扩展切片长度。
  3. 复制切片:将一个切片数据复制到另一个切片中。
  4. 截取切片:根据传入的起始和结束位置,截取一个子切片。
  5. 索引切片:根据传入的索引值,获取切片中对应位置的元素。
  6. 修改切片:根据传入的索引值和新元素值,修改切片中对应位置的元素。
  7. 迭代切片:遍历切片中的所有元素,进行相应的操作。

除此之外,slice.go中还实现了切片的排序和查找等高级操作,为使用切片的用户提供了更加方便、快捷的功能接口。

总之,slice.go是Go语言切片实现的核心文件,为使用切片提供了完整、高效的处理方式,是Go语言中一个不可或缺的标准库文件。


Structs:

slice

slice是Go语言中用于表示可变长度的序列的一种数据结构。在slice.go文件中,slice结构体的定义如下:

type slice struct {
    array unsafe.Pointer // 指向数组的指针
    len   int            // slice的长度
    cap   int            // slice的容量
}

其中,array指向底层数组的指针,len表示slice的长度,cap表示slice的容量。

slice结构体的作用是用于实现Go语言中的切片(slice)功能。切片是一种轻量级的数据结构,可以方便地操作各种类型的序列,包括数组、字符串、数组指针等。使用slice可以动态地创建、扩展和缩小序列,而无需关心底层的内存管理。

slice.go文件中的slice结构体还定义了一些方法,用于对slice进行操作。例如:append方法用于向slice中追加元素;copy方法用于将一个slice的元素复制到另一个slice中;trim方法用于缩小slice的长度等。这些方法通过操作slice结构体中的len和cap字段,实现了对slice的灵活操作。

总之,slice结构体是Go语言中实现切片功能的核心数据结构,它使得Go语言可以轻松地处理各种类型的序列,并实现高效的动态内存管理。

notInHeapSlice

notInHeapSlice是一个指向不在堆上分配的切片的指针,它在使用时避免了切片在堆上的分配,从而提高了性能并减少了内存消耗。

在Go语言中,当需要使用一个切片时,它就会在堆上分配内存。但在一些情况下,需要创建一个切片,但是又不想在堆上分配内存。这时就可以使用notInHeapSlice来实现这个功能。

notInHeapSlice的定义如下:

type notInHeapSlice struct { array unsafe.Pointer // 数据指针,指向数组中的第一个元素 len   int            // 当前切片的长度 cap   int            // 当前切片的容量 }

它包含了array、len和cap三个字段,其中array是一个unsafe.Pointer类型的指针,它指向数组中的第一个元素,len表示当前切片的长度,cap表示当前切片的容量。

使用notInHeapSlice需要创建一个数组,然后使用unsafe.Pointer指针将数组的首地址传递给notInHeapSlice的array字段,创建一个notInHeapSlice的实例。这样,就可以使用notInHeapSlice来代替普通的切片,避免在堆上分配内存。

notInHeapSlice的使用场景包括以下情况:

  1. 减少内存分配的次数:在某些情况下,需要频繁地创建小型的临时切片,使用notInHeapSlice可以避免在堆上分配内存,减少内存分配的次数。
  2. 提高性能:由于notInHeapSlice是在栈上分配内存的,而栈上的内存访问速度比堆上的要快,因此使用notInHeapSlice可以提高代码的执行效率。

Functions:

panicmakeslicelen

panicmakeslicelen函数是在slice.go文件中的,该函数的作用是在运行时检查用户创建的切片长度是否为负,如果为负,会触发panic,即程序崩溃,抛出运行时异常。

该函数的具体实现如下:

func panicmakeslicelen() {
  panic(errorstring("makeslice: negative slice length"))
}

在切片创建过程中,如果切片长度为负,make函数会返回一个空切片,并调用panicmakeslicelen函数进行panic处理。

这种设计是为了保证程序的健壮性和可靠性,避免出现不可预料的bug产生。

panicmakeslicecap

panicmakeslicecap这个函数是在slice.go中用于检查和处理slice的容量(cap)参数是否合法的函数。slice是Go中的一个动态数组,其可以根据需要自动扩容。而每次扩容的时候,需要判断当前slice容量是否足够,如果不足够,则需要重新申请更大的内存空间,将原有数据复制到新的内存空间中。

在slice的创建过程中,需要指定其长度和容量,如果在创建slice时指定的容量小于其长度,则会抛出一个panic,这个过程就是由panicmakeslicecap来完成的。具体来说,panicmakeslicecap函数会检查传入的容量参数是否小于slice长度,如果是,则会抛出一个panic,提示用户容量参数不正确。

这个函数的主要目的是防止slice在扩容时因为容量参数不正确导致的内存访问冲突问题。在Go的slice的设计中,slice的容量参数可以决定其扩容的策略,不仅可以提升程序的性能,还可以避免由于内存不足而导致的运行时问题。因此在slice的创建过程中,对容量参数进行检查是非常重要的。

makeslicecopy

在Go语言中,slice是一个可变长的序列,它可以在运行时动态增加或减少大小。在某些情况下,我们需要复制一个slice的内容到另一个slice中。例如,我们可能想要将一个slice传递给一个函数,并在函数内对该slice进行修改,而在函数返回后,我们希望原始的slice内容不会受到影响。

makeslicecopy函数是一个在runtime包中的函数,用于将一个slice的内容复制到另一个slice中。该函数的签名如下:

func makeslicecopy(typ *rtype, dst, src slice) int

其中,typ表示要复制的元素类型;dst表示要复制到的目标slice;src表示要复制的源slice。该函数返回值为复制的元素数量。

makeslicecopy函数的内部实现比较复杂。它根据要复制的元素类型生成一个相应的复制函数,然后使用该函数将源slice中的元素复制到目标slice中。如果要复制的元素类型太大,无法直接使用内存复制,那么就使用循环逐个复制元素的方式。如果要复制的元素类型含有指针,则需要对指针进行特殊处理,以避免产生内存泄漏或野指针的问题。

总之,makeslicecopy函数是一个在运行时生成复制函数,用于将一个slice的内容复制到另一个slice中的高级函数。它的作用是帮助我们更好地操作slice,并确保不会出现内存泄漏或其他问题。

makeslice

slice.go中的makeslice函数是用于创建新的slice的。它是Go语言内置的函数之一,其代码如下:

func makeslice(et *_type, len, cap int) unsafe.Pointer {
    // ...
}

其中,et代表元素类型,len代表slice的长度,cap代表slice的容量。makeslice函数的返回值是一个指向新slice的指针(unsafe.Pointer类型)。

在创建slice时,可以使用字面量进行初始化,例如:

s := []int{1, 2, 3}

但这种方式并不总能满足需求,因此需要通过makeslice函数来创建slice。makeslice函数可以处理以下情况:

  1. 创建一个空slice
s := make([]int, 0)
  1. 创建指定长度和容量的slice
s := make([]int, 3, 5)
  1. 创建指定长度和容量的slice,且元素已赋初值
s := make([]int, 3, 5)
s[0] = 1
s[1] = 2
s[2] = 3

makeslice函数实现的核心逻辑是通过调用Go语言的底层内存分配器(runtime_memalloc函数)来分配指定长度和容量的内存,并根据元素类型对内存进行适当的初始化。如果创建的是空slice,也会分配一定的内存空间。

总之,makeslice函数是Go语言中创建slice的重要函数,通过它可以方便地实现slice的初始化、动态扩容等操作,为Go语言的高效开发提供了重要的支持。

makeslice64

makeslice64是在runtime包中的slice.go文件中定义的一个函数。该函数用于创建一个新的切片,并返回与该切片相关的指针、容量和长度。

具体来说,makeslice64函数的作用如下:

  1. 计算切片所需的内存大小。该函数首先会计算需要分配多少内存来存储元素,具体计算方式为元素数量乘以元素占用的字节数。然后根据容量的大小,在内存中为切片分配足够的空间。
  2. 分配内存。该函数使用runtime包中的mallocgc函数来分配内存。这个函数会调用Go语言中的垃圾回收机制来回收内存,以避免内存泄漏。
  3. 返回切片指针、容量和长度。该函数会返回指向新分配的内存的指针,并将切片的容量和长度设置为所请求的大小。

总体来说,makeslice64函数是用于在运行时动态地创建新的切片,供Go语言程序动态地管理程序内存空间使用。

mulUintptr

在go语言中,slice是一个引用类型,它封装了一个数组的部分或全部元素。slice在实现上是一个结构体,包含三个成员:指向底层数组的指针、slice的长度和slice的容量。其中,指向底层数组的指针通常是一个uintptr类型,即一个无符号整数,它存储了底层数组的起始地址。

mulUintptr是slice.go文件中的一个函数,它的作用是将一个uintptr类型的值a和一个无符号整数b相乘,并返回结果。在slice.go文件中,mulUintptr通常用于计算slice的容量。对于一个slice来说,它的容量等于底层数组的长度减去slice的起始位置,即:

capacity = len(array) - ptr2idx(ptr)

其中,ptr是指向底层数组的指针,而ptr2idx是一个函数,它将ptr转换成该指针对应的数组下标。在实现中,ptr2idx的计算方式是将ptr与底层数组的起始地址相减,并将结果转换成uintptr类型,然后再将其除以每个元素的大小。

mulUintptr的实现比较简单,它使用了位运算来实现乘法,这样可以提高计算效率。具体来说,mulUintptr将b分解成2的幂次方的和,然后分别对a左移相应的位数,相加得到结果。例如,如果b=5,那么b可以分解成4+1=2^2+2^0,于是mulUintptr将a左移2位,然后加上a左移0位,即:

a * b = a << 2 + a << 0

mulUintptr的代码如下:

func mulUintptr(a uintptr, b uintptr) uintptr { // 如果a或b为0,直接返回0 if a == 0 || b == 0 { return 0 } // 如果a或b是2的幂次方,直接左移相应的位数 if a&(a-1) == 0 { return b << log2(a) } if b&(b-1) == 0 { return a << log2(b) } // 将b分解成2的幂次方的和,并对a左移相应的位数后相加 var r uintptr for b != 0 { if b&1 != 0 { r += a } a <<= 1 b >>= 1 } return r }

在mulUintptr中,log2是一个辅助函数,用于计算一个无符号整数的二进制位数。具体来说,它先将这个整数按位分解成2的幂次方的和,然后返回幂次方的最大值。例如,如果x=13(二进制表示为1101),那么log2(x)的结果就是3,因为x可以分解成2^3+2^2+2^0。

log2的代码如下:

func log2(x uintptr) uintptr { // 如果x是2的幂次方,直接返回2的幂次方的幂次 if x&(x-1) == 0 { return uintptr(bits.Len64(uint64(x))) - 1 } // 否则按位分解x,并返回幂次方的最大值 var r uintptr for x != 0 { r++ x >>= 1 } return r - 1 }

mulUintptr和log2这两个函数虽然看起来比较简单,但它们都是底层的算法实现,对于slice的性能和效率有重要的影响。因此,在实现slice的时候,需要仔细优化这些算法的实现,以提高slice的使用效率和性能。

growslice

growslice这个func主要是用来扩容切片的。在使用切片时,当容量不足以存放新的元素时,需要通过扩容来动态增加容量。growslice就是实现切片动态扩容的关键函数之一。

growslice函数的作用是根据需求增加当前切片的容量,这个函数会返回扩容后的新切片,同时也会扩展并更新传入的切片,使其的长度和容量都对应增加。growslice的具体实现就是根据当前切片的容量,计算需要扩容的大小,然后通过调用realslice函数分配新的内存空间,并将当前切片的元素复制到新的内存空间中。新申请的空间大小一般是当前容量的2倍,这个算法会使得扩容次数相对减少,并且保证了内存分配的效率。

总之,growslice是slice扩容的重要方法。在Go的slice中,slice的扩容算法是一种动态的选择算法,具有一定的优势。理解growslice函数和slice的扩容机制,有助于保证编写的代码更有效率,也能更加高效地使用slice的相关功能。

reflect_growslice

reflect_growslice是在slice扩容时调用的函数,用于根据需要增加底层数组的容量。其作用是根据当前slice的容量和所需扩容的元素数量,计算出新的容量,并分配一个新的底层数组,将原有数据复制到新数组中,并返回新的slice。该函数在调用之前需要传入当前的slice,以及元素的类型信息。

该函数的具体逻辑如下:

  1. 检查当前slice是否为nil,并计算所需扩容的元素数量
  2. 计算新的容量大小
  3. 根据元素类型信息,分配一个新的底层数组
  4. 复制原有数据到新的数组中
  5. 返回新的slice

这个函数是使用反射来扩容slice的,因此它可以适用于任何类型的slice。它还能够正确地处理指向slice的指针和接口类型,并且会在必要时调用垃圾收集器来回收未使用的内存。

isPowerOfTwo

isPowerOfTwo这个函数用于判断某个数是否是2的幂次方。

在Go语言中,slice的长度和容量都是2的幂次方,这是为了方便内存分配和内存访问。isPowerOfTwo函数在slice容量和长度的计算中很重要。在对slice容量和长度进行操作时,需要将其调整为2的幂次方。异或操作可以用于判断一个数是否为2的幂次方,如果是则返回true,否则返回false。

例如,在slice的扩容中,需要将容量1.25倍地增加,但是这个值可能不是2的幂次方,因此需要将它调整为离它最近的2的幂次方的值。因此,在slice.go文件中的其他函数都会调用isPowerOfTwo函数来判断一个数字是否是2的幂次方,然后根据判断结果来进行相应操作。

slicecopy

slicecopy是一个在Go语言运行时(runtime)中的函数,其作用是将一个切片(slice)的元素复制到另一个切片中。其函数签名为:

func slicecopy(toPtr *byte, toLen int, fromPtr *byte, fromLen int) int

其中,toPtr和fromPtr分别为目标切片和源切片的起始指针(指向第一个元素的内存地址),toLen和fromLen分别为目标切片和源切片的长度。该函数会将源切片中的元素逐个复制到目标切片中,直到复制完所有的元素或者目标切片已满为止,并且返回实际复制的元素个数。

在Go语言的实现中,slice类型是一个引用类型,由一个指向底层数组的指针、切片元素的长度和切片容量组成。在进行切片复制时,我们需要将源切片的元素逐一复制到目标切片的底层数组中,并更新目标切片的指针、长度和容量等信息。因此,这个函数在Go语言运行时中的实现十分关键。

总之,在Go语言中,slicecopy函数是一个用于切片复制的底层函数,其可以在很多Go语言库中被使用。

bytealg_MakeNoZero

bytealg_MakeNoZero函数是用于创建指定大小的字节数组的功能函数。与标准的字节数组创建函数不同的是,该函数不会将数组清零,而是直接返回一个新的未被初始化的字节数组。

这个函数的设计主要是为了优化切片操作,因为在大多数情况下,在使用切片时,我们都会将其完全覆盖。如果在每次创建切片之前都清零,将会浪费许多时间。因此,使用字节数组的方式可以节省这些时间。

在函数内部,它使用了底层的Make函数来创建指定大小的字节数组,并返回指向该数组的指针。同时,它也使用了unsafe包来允许对字节数组进行直接访问。

bytealg_MakeNoZero函数是一个内部函数,只在runtime包内使用。它是一种高效的字节数组创建方式,可以优化切片的处理速度。

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