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golang中的切片

2022-10-21 07:20:13 後端開發

索引:https://waterflow.link/articles/1666277946416

在go中切片的底層是陣列,所以切片的資料連續存盤在陣列的資料結構中,如果底層的陣列滿了,切片還需要添加元素的話,底層陣列就需要擴容,如果底層陣列幾乎為空時,就會縮容,

在切片內部其包含一個指向底部陣列的指標、切片的長度、切片的容量,長度是指切片包含的元素樹,容量底層陣列中的元素數,

我們先看個例子:

s := make([]int, 2, 4)

我們初始化一個長度為2,容量為4的切片,長度是必選的,容量可選,當不指定容量時,容量和長度相同,也就是底層陣列的長度,
https://img.uj5u.com/2022/10/21/326820210716391.png

因為長度為2,所以go只初始化了2個元素,我們可以列印下看下結果:

package main

import "fmt"

func main() {
	s := make([]int, 2, 4)
	fmt.Printf("s:%v,len(s):%d,cap(s):%d\n",
		s, len(s), cap(s))
}
go run 4.go
s:[0 0],len(s):2,cap(s):4

下面我們把s[1]設定為1,所以s的第二個元素會被更新為1,s的長度和容量不會變化
https://img.uj5u.com/2022/10/21/326820210716392.png

我們看下執行結果:

package main

import "fmt"

func main() {
	s := make([]int, 2, 4)
	s[1] = 1
	fmt.Printf("s:%v,len(s):%d,cap(s):%d\n",
		s, len(s), cap(s))
}
go run 4.go
s:[0 1],len(s):2,cap(s):4

但是當我們設定s[2] = 1時會報錯,像下面這樣:

go run 4.go
panic: runtime error: index out of range [2] with length 2

但是我們的容量是4,也就是底層陣列還有2個空閑元素,那我們該如何給剩下的元素賦值呢?

我們可以使用go的內置函式append,他可以將元素追加到切片的末尾,它可以追加一個元素到切片末尾:

s = append(s, 1)

也可以追加多個元素到切片末尾:

s = append(s, 1, 2)
s = append(s, []int{1, 2}...)

還有一種比較特殊的情況,將字串追加到位元組切片末尾:

s = append([]byte("hello"), "world"...)

現在我們執行append(s, 2),將元素2追加到s[1]后面,我們會得到下面的結果
https://img.uj5u.com/2022/10/21/326820210716393.png

切片的長度變成了3,容量還是4:

package main

import "fmt"

func main() {
	s := make([]int, 2, 4)
	s[1] = 1
	s = append(s, 2)
	fmt.Printf("s:%v,len(s):%d,cap(s):%d\n",
		s, len(s), cap(s))
}
go run 4.go
s:[0 1 2],len(s):3,cap(s):4

現在我們如果直接添加3個元素進去,像下面這樣:

s = append(s, 1, 2, 3)

我們會得到下面的結果:

package main

import "fmt"

func main() {
	s := make([]int, 2, 4)
	s[1] = 1
	s = append(s, 2)
	s = append(s, 1, 2, 3)
	fmt.Printf("s:%v,len(s):%d,cap(s):%d\n",
		s, len(s), cap(s))
}
go run 4.go
s:[0 1 2 1 2 3],len(s):6,cap(s):8

我們發現現在元素的長度變成了6個,這個很好理解,因為我們總共添加了6個元素,但是切片的容量為什么會是8呢?

這是因為當我們添加第5個元素時,發現已經超過切片的容量了,這個時候會觸發擴容,會將容量加倍,然后復制所有元素創建另一個陣列,然后會把剩下的2和3插進去,
https://img.uj5u.com/2022/10/21/326820210716394.png

擴容機制:如果不到1024個元素,會成倍擴容;超過1024個元素,按25%擴容

切片中還提供了一種半開區間的賦值方式,保留第一個索引,排除第二個索引,像下面這樣:

package main

import "fmt"

func main() {
	s := make([]int, 2, 4)
	s[1] = 1
	s = append(s, 2)
	s = append(s, 1, 2, 3)
	fmt.Printf("s:%v,len(s):%d,cap(s):%d\n",
		s, len(s), cap(s))
	s2 := s[1:2] // 這里重新賦值給s2
	fmt.Printf("s2:%v,len(s2):%d,cap(s2):%d\n",
		s2, len(s2), cap(s2))
}
go run 4.go
s:[0 1 2 1 2 3],len(s):6,cap(s):8
s2:[1],len(s2):1,cap(s2):7

切片s和s2此時是參考同一個底層陣列的,但是由于s2是從1開始,所以容量變成了7
https://img.uj5u.com/2022/10/21/326820210716395.png

這時如果我們修改了s2[0]或者s[1],實際上他們指向的是底層陣列的同一個元素,所以s2[0]或者s[1]都會被修改掉,

package main

import "fmt"

func main() {
	s := make([]int, 2, 4)
	s[1] = 1
	s = append(s, 2)
	s = append(s, 1, 2, 3)
	s2 := s[1:2]
	s2[0] = 8 // 這里
	fmt.Printf("修改倆切片指向的同一個元素:s:%v,len(s):%d,cap(s):%d)----s2:%v,len(s2):%d,cap(s2):%d\n",
		s, len(s), cap(s), s2, len(s2), cap(s2))
}
go run 4.go
修改倆切片指向的同一個元素:s:[0 8 2 1 2 3],len(s):6,cap(s):8)----s2:[8],len(s2):1,cap(s2):7

接著我們繼續往s2中插入一個元素,看看會發生什么:

package main

import "fmt"

func main() {
	s := make([]int, 2, 4)
	s[1] = 1
	s = append(s, 2)
	s = append(s, 1, 2, 3)
	s2 := s[1:2]
	s2[0] = 8
	// 插入元素6
	s2 = append(s2, 6)
	fmt.Printf("往s2插入一個元素:s:%v,len(s):%d,cap(s):%d----s2:%v,len(s2):%d,cap(s2):%d\n",
		s, len(s), cap(s), s2, len(s2), cap(s2))
}
go run 4.go
往s2插入一個元素:s:[0 8 6 1 2 3],len(s):6,cap(s):8----s2:[8 6],len(s2):2,cap(s2):7

我們可以看到s2[1]的元素寫進去了,長度變為2,但是s2的長度并沒有變化,s2[2]的元素卻被修改為了6,這是因為往s2插入元素時并沒有超過s2的容量,所以還是共用同一個底層陣列,

那現在我們繼續往s2中添加6個元素,看看超出容量后的底層陣列會是什么樣的:

package main

import "fmt"

func main() {
	s := make([]int, 2, 4)
	s[1] = 1
	s = append(s, 2)
	s = append(s, 1, 2, 3)
	s2 := s[1:2]
	s2[0] = 8
	s2 = append(s2, 6)
	// 繼續插入6個元素
	s2 = append(s2, 7)
	s2 = append(s2, 8)
	s2 = append(s2, 9)
	s2 = append(s2, 10)
	s2 = append(s2, 11)
	s2 = append(s2, 12)
	fmt.Printf("繼續往s2插入6個元素:s:%v,len(s):%d,cap(s):%d----s2:%v,len(s2):%d,cap(s2):%d\n",
		s, len(s), cap(s), s2, len(s2), cap(s2))
}
go run 4.go
繼續往s2插入6個元素:s:[0 8 6 7 8 9],len(s):6,cap(s):8----s2:[8 6 7 8 9 10 11 12],len(s2):8,cap(s2):14

我們來分析下上面的例子:

  1. 當我們往s2插入7的時候,此時s2的長度變為3,容量還是7,s[3]對應也被修改,
  2. 當我們往s2插入8的時候,此時s2的長度變為4,容量還是7,s[4]對應也被修改,
  3. 當我們往s2插入9的時候,此時s2的長度變為5,容量還是7,s[5]對應也被修改,
  4. 當我們往s2插入10的時候,此時s2的長度變為6,容量還是7,s[6]對應也被修改,
  5. 當我們往s2插入11的時候,此時s2的長度變為7,容量還是7,因為s切片長度為6,所以沒有變化,
  6. 當我們往s2插入12的時候,此時s2超過s2的容量引發擴容,底層陣列被復制,s2指向一個新的容量為14的陣列,因為s長度小于容量,所以還是指向原來的陣列,

我們可以通過下面的圖片,增加更清晰的認識,
https://img.uj5u.com/2022/10/21/326820210716396.png

轉載請註明出處,本文鏈接:https://www.uj5u.com/houduan/518692.html

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