golang 中神奇的 slice

待兔
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在 golang 中,似乎人们都不太喜欢使用 Linked List,甚至于原生的 Array 都没怎么看到大家使用,反之,见得更多的是类似于这样的一种形式:make([]int, len),这种被称为 切片(slice) 的技术在 golang 中应用得非常广。虽然,在很多其他语言中,也存在切片的技术,但是,和 golang 的实现原理可能不大一样,这篇文章就以我个人的看法来看看 golang 中的 slice。

golang 中的数组

要说 golang 中的 slice,那么还是得先说说 golang 中的 Array,golang 中的 数组 和其他语言中的数组没有太大区别,都是 固定长度的元素集合,支持较快的随机索引,所以我们有一个概念,就是在内存中,数组是固定的块。但是,和其他语言不太一样的就是,在 golang 中,数组的类型除了元素类型之外,数组的 size 也属于数组的类型,换句话说在 golang 中 [4]int[5]int 不是同种类型,因为他们的数组大小不一样。

slice 的概念

数组差不多就是这样了,我们知道了数组的大小是不可变的,那么要是我们需要可变长度的场景要怎么办,那么就可以用到 slice 了,slice 在 golang 中可以认为是可变长度的数组,声明方式和数组差不多,区别在于 slice 不需要数组的大小,例如我们声明一个 slice 是这样声明的:a := make([]int, 4)。但是,有同学会发现,这里还是有一个大小 4,那么这个是不是 slice 的大小呢?我们现在可以简单得认为是,因为后面我们会说到 slice 更深入的内容。

slice 虽然我们可以认为它是可变长度的,但是,它内部还是基于 Array 实现的,其实 slice 在 golang 内部就是指向 Array 某个位置的指针,然后还带上这个 slice 的 当前长度最长长度,注意,这里引入了两个概念:当前长度最长长度,顺带一提,前面 a := make([]int, 4) 这里的 4 就是指示 slice 的 当前长度。因为 slice 是指向 Array 的指针,所以假设有这么一个 slice:s = s[2:4],我们可以这么看:

左边的三块分别代表:

  • 蓝色:slice 指向 Array 的位置
  • 紫色:slice 的当前长度
  • 粉色:slice 的最长长度

我这里将一个完整的代码 DEMO 贴出来,然后看一下输出我们就会比较清楚了,结果是:

len:  2
cap:  3 

那么问题就来了,如果我们修改了 slice 里面的元素,数组会怎么样呢,实验说明一切:

结果打印出来就是:[1 2 0 4 5],和我们前面说的 slice 是引用 Array 的指针完全吻合。那么既然这样,如果我们对 slice 超出 Array 的部分进行操作会怎么样呢?例如这里我们的 s[0] 对应于 ary[2],那么如果我们对 s[3] 也就是 ary[5] 赋值会发生什么事情呢?一起看一下:

结果好像也是期待中的一般,报索引错误了:

根据我们前面将的原理,这个也是情理之中,但是,我们就应该奇怪了,既然这样,那么 slice 应该比 Array 更不好用不是?为什么在 golang 中那么受人欢迎?我认为一个很重要的原因就是 slice 可以自动扩容,假设现在要我们自己对 slice 进行扩容的话,那么可能我们会写出这么一段代码:

其实就是先判断 cap,如果发现 cap 不够之后,那么我们为了避免不产生 index out of range 就考虑新建一个长度更长的 slice,然后将原来的 slice 拷贝到新的 slice 上,然后再添加新元素,这样就不会导致错误了,因为这个功能太常用了,所以 golang 默认就提供这个支持,不用我们自己实现了,简单点写就是这样的:

这些就是我对 golang slice 的简单理解,我认为,相对于 golang 的 Array 来说,slice 更加轻便,更加有弹性;例如,在传参的时候,使用 Array 会导致赋值整个 Array 的值,就很重;此外,对于 Array 来说,因为是固定长度的,所以不知道扩展,也在很大程度上限制了 Array 的弹性能力。

Reference

  1. Go Slices: usage and internals
  2. Arrays vs Slices
  3. go play
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