详解go语言的array和slice 【一】

本篇会详细讲解go语言中的array和slice,和平时开发中使用时需要注意的地方,以免入坑。

  Go语言中array是一组定长的同类型数据集合,并且是连续分配内存空间的。

  声明一个数组

var arr [3]int复制代码

  数组声明后,他包含的类型和长度都是不可变的.如果你需要更多的元素,你只能重新创建一个足够长的数组,并把原来数组的值copy过来。

  在Go语言中,初始化一个变量后,默认把变量赋值为指定类型的zero值,如string 的zero值为"" number类型的zero值为0.数组也是一样的,声明完一个数组后,数组中的每一个元素都被初始化为相应的zero值。如上面的声明是一个长度为5的int类型数组。数组中的每一个元素都初始化为int类型的zero值 0

  可以使用array的字面量来快速创建和初始化一个数组,array的字面量允许你设置array的长度和array中元素的值

arr := [3]{1, 2, 3}复制代码

  如果[]中用...来代替具体的长度值,go会根据后面初始化的元素长度来计算array的长度

arr := [...]{1, 2, 3, 4}复制代码

  如果你想只给某些元素赋值,可以这样写

arr := [5]int {1: 5, 3: 200}复制代码

  上面的语法是创建了一个长度为5的array,并把index为1的元素赋值为0,index为3的元素赋值为200,其他没有初始化的元素设置为他们的zero值

指针数组

  声明一个包含有5个整数指针类型的数组,我们可以在初始化时给相应位置的元素默认值。下面是给索引为0的元素一个新建的的int类型指针(默认为0),给索引为1的元素指向值v的地址,剩下的没有指定默认值的元素为指针的zero值也就是nil


    var v int = 6
    array := [5]*int{0: new(int), 1: &v}
    fmt.Println(len(array))
    fmt.Println(*array[0])
    fmt.Println(*array[1])
    v2 := 7
    array[2] = &v2
    fmt.Println("------------------")
    for i, v := range array {
        fmt.Printf("index %d, address %v value is ", i, v)
        if v != nil {
            fmt.Print(*v)
        } else {
            fmt.Print("nil")
        }
        fmt.Println("  ")
    }复制代码

数组做为函数参数

  比如我个创建一个100万长度的int类型数组,在64位机上需要在内存上占用8M的空间,把他做为一个参数传递到一个方法内,go会复制这个数组,这将导致性能的下降。  

package main

import (
    "fmt"
)

const size int = 1000*1000

func sum(array [size]int) float64 {
    total := 0.0
    for _, v := range array {
        total += float64(v)
    }
    return total
}

func main() {    
    var arr [size]int            
    fmt.Println(sum(arr))    
}复制代码

  当然go也提供了其他的方式,可以用指向数组的指针做为方法的参数,这样在传参的时候会传递array的地址,只需要复制8个字节,


package main

import (
    "fmt"
)

const size int = 1000*1000

func sum(array *[size]int) float64 {
    total := 0.0
    for _, v := range array {
        total += float64(v)
    }
    return total
}

func main() {    
    var arr [size]int            
    fmt.Println(sum(&arr))    
}复制代码

slice

  slice可以被认为动态数组,在内存中也是连续分配的。他可以动态的调整长度,可以通过内置的方法append来自动的增长slice长度;也可以通过再次切片来减少slice的长度。

  slice的内部结构有3个字段,分别是维护的底层数组的指针,长度(元素个数)和容量(元素可增长个数,不足时会增长),下面我们定义一个有2个长度,容量为5的slice


func main() {    
    s := make([]int, 2, 5)
    fmt.Println("len: ", len(s))
    fmt.Println("cap: ", cap(s))
    s = append(s, 2)
    fmt.Println("--------")
    
    fmt.Println("len: ", len(s))
    fmt.Println("cap: ", cap(s))    
    fmt.Println("--------")
    s[0] = 12
    for _, v := range s {
        fmt.Println(v)
    }
}复制代码

  初始化slice后,他的长度为2,也就是元素个数为2,因为我们没有给任何一个元素赋值,所以为int的zero值,也就是0.可以用len和cap看一下这个slice的长度和容量。

  用append给这个slice添加新值,返回一个新的slice,如果容量不够时,go会自动增加容易量,小于一1000个长度时成倍的增长,大于1000个长度时会以1.25或者25%的位数增长。

 上面的代码执行完后,slice的结构如下

Slice 的声明和初始化

  创建和初始化一个slice有几种不同的方式,下面我会一一介绍

使用make声明一个slice  

    slice1 := make([]int, 3)
    fmt.Println("len: ", len(slice1), "cap: ", cap(slice1), "array :", slice1)
    slice1 = append(slice1, 1)
    fmt.Println("len: ", len(slice1), "cap: ", cap(slice1), "array :", slice1)复制代码

  make([]int, 3) 声明了个长度为3的slice,容量也是3。下面的append方法会添加一个新元素到slice里,长度和容量都会发生变化。

  输出结果:

len:  3 cap:  3 array : [0 0 0]
len:  4 cap:  6 array : [0 0 0 1]复制代码

  也可以通过重载方法指定slice的容量,下面:

    slice2 := make([]int, 3, 7)
    fmt.Println("len: ", len(slice2), "cap: ", cap(slice2), "array :", slice2)复制代码

输出长度为3,容量为7

使用slice字变量

  使用字变量来创建Slice,有点像创建一个Array,但是不需要在[]指定长度,这也是Slice和Array的区别。Slice根据初始化的数据来计算度和容量

  创建一个长度和容量为5的Slice

    slice3 := []int{1, 2, 3, 4, 5}
    fmt.Println("len: ", len(slice3), "cap: ", cap(slice3), "array :", slice3)复制代码

  也可以通过索引来指定Slice的长度和容量,

  下面创建了一个长度和容量为6的slice

    slice4 := []int{5: 0}
    fmt.Println("len: ", len(slice4), "cap: ", cap(slice4), "array :", slice4)复制代码

  声明nil Slice,内部结构的指针为nil。可以用append给slice填加新的元素,内部的指针指向一个新的数组

    var slice5 []int
    fmt.Println("len: ", len(slice5), "cap: ", cap(slice5), "array :", slice5)
    slice5 = append(slice5, 4)
    fmt.Println("len: ", len(slice5), "cap: ", cap(slice5), "array :", slice5)复制代码

  

  创建空Slice有两种方式


    slice6 := []int{}
    fmt.Println("len: ", len(slice6), "cap: ", cap(slice6), "array :", slice6)
    slice6 = append(slice6, 2)
    fmt.Println("len: ", len(slice6), "cap: ", cap(slice6), "array :", slice6)

    slice7 := make([]int, 0)
    fmt.Println("len: ", len(slice7), "cap: ", cap(slice7), "array :", slice7)
    slice7 = append(slice7, 7)
    fmt.Println("len: ", len(slice7), "cap: ", cap(slice7), "array :", slice7)复制代码

slice的切片

  

    // 创建一个容量和长度均为6的slice
    slice1 := []int{5, 23, 10, 2, 61, 33}
    // 对slices1进行切片,长度为2容量为4
    slice2 := slice1[1:3]
    fmt.Println("cap", cap(slice2))
    fmt.Println("slice2", slice2)复制代码

  slice1的底层是一个容量为6的数组,slice2指底层指向slice1的底层数组,但起始位置为array的第一个元素也就是23.因为slices2从索引1开始的,所以无法访问底层数组索引1之前的元素,也无法访问容量之后的元素。可以看下图理解一下。

  新创建的切片长度和容量的计算

  对于一个新slice[x:y] 底层数组容量为z,

  x: 新切片开始的元素的索引位置,上面的slice1[1:3]中的1就是起始索引

  y:新切片希望包含的元素个数,上面的slice1[1:3],希望包含2个底层数组的元素 1+2=3

  容量: z-x 上面的slice1[1:3] 底层数组的容量为6, 6-1=5所以新切片的容量为5

修改切片导致的后果

  由于新创建的slice2和slice1底层是同一个数组,所以修改任何一个,两个slice共同的指向元素,会导致同时修改的问题

  


    // 创建一个容量和长度均为6的slice
    slice1 := []int{5, 23, 10, 2, 61, 33}
    // 对slices1进行切片,长度为2容量为4
    slice2 := slice1[1:3]
    fmt.Println("cap", cap(slice2))
    fmt.Println("slice2", slice2)

    //修改一个共同指向的元素
    //两个slice的值都会修改
    slice2[0] = 11111
    fmt.Println("slice1", slice1)
    fmt.Println("slice2", slice2)复制代码

  如图所示

  需注意的是,slice只能访问其长度范围内的元素,如果超出长度会报错。

  除了修改共同指向元素外,如果新创建的切片长度小于容量,新增元素也会导致原来元素的变动。slice增加新元素使用内置的方法append。append方法会创建一个新切片。


    // 创建一个容量和长度均为6的slice
    slice1 := []int{5, 23, 10, 2, 61, 33}
    // 对slices1进行切片,长度为2容量为4
    slice2 := slice1[1:3]
    fmt.Println("cap", cap(slice2))
    fmt.Println("slice2", slice2)

    //修改一个共同指向的元素
    //两个slice的值都会修改
    slice2[0] = 11111
    fmt.Println("slice1", slice1)
    fmt.Println("slice2", slice2)

    // 增加一个元素
    slice2 = append(slice2, 55555)

    fmt.Println(slice1)
    fmt.Println(slice2)复制代码

如果切片的容量足够就把新元素合添加到切片的长度。如果底层的的数组容量不够时,会重新创建一个新的数组并把现有元素复制过去。

    slice3 := []int{1, 2, 3}
    fmt.Println("slice2 cap", cap(slice3))

    slice3 = append(slice3, 5)
    fmt.Println("slice2 cap", cap(slice3))复制代码

输出的结果为:

slice2 cap 3
slice2 cap 6复制代码

容量增长了一倍。

控制新创建slice的容量

  创建一个新的slice的时候可以限制他的容量

    // 创建一个容量和长度均为6的slice
    slice1 := []int{5, 23, 10, 2, 61, 33}
    // 对slices1进行切片,长度为2容量为3
    slice2 := slice1[1:3:4]
    fmt.Println("cap", cap(slice2))
    fmt.Println("slice2", slice2)复制代码

  slice2长度为2容量为3,这也是通过上面的公式算出来的

  长度:y-x 3-1=2

  容量:z-x 4-1= 3

需要注意的是容量的长度不能大于底层数组的容量

绿颜色表示slice2中的元素,黄颜色表示容量中示使用的元素。但是需要注意的是,我们修改或者增加slice2容量范围内的元素个数依然会修改slice1。


    // 创建一个容量和长度均为6的slice
    slice1 := []int{5, 23, 10, 2, 61, 33}
    // 对slices1进行切片,长度为2容量为3
    slice2 := slice1[1:3:4]
    fmt.Println("cap", cap(slice2))
    fmt.Println("slice2", slice2)

    //修改一个共同指向的元素
    //两个slice的值都会修改
    slice2[0] = 11111
    fmt.Println("slice1", slice1)
    fmt.Println("slice2", slice2)

    // 增加一个元素
    slice2 = append(slice2, 55555)

    fmt.Println(slice1)
    fmt.Println(slice2)复制代码


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