Go Slice

• 切片（Slice）是一个拥有相同类型元素的可变长度的序列，它是基于数组类型做的一层封装，它非常灵活，支持自动扩容。
• 切片是一个引用类型，它的内部结构包含 地址, 长度 和 容量，切片一般用于快速地操作一块数据集合。

切片的定义

• 声明切片类型的基本语法如下：

var name []T

• name：表示变量名。
• T：表示切片中的元素类型。

func main() {
    // 声明切片类型。
    var a []string              // 声明一个字符串切片。
    var b = []int{}             // 声明一个整型切片并初始化。
    var c = []bool{false, true} // 声明一个布尔切片并初始化。
    var d = []bool{false, true} // 声明一个布尔切片并初始化。
    fmt.Println(a)              //[]
    fmt.Println(b)              //[]
    fmt.Println(c)              //[false true]
    fmt.Println(a == nil)       //true
    fmt.Println(b == nil)       //false
    fmt.Println(c == nil)       //false
    // fmt.Println(c == d)   // 切片是引用类型，不支持直接比较，只能和nil比较。
}

切片表达式

• 切片表达式从字符串，数组，指向数组或切片的指针构造子字符串或切片，它有两种变体：一种指定 low 和 high 两个索引界限值的简单的形式，另一种是除了 low 和 high 索引界限值外还指定容量的完整的形式。

简单切片表达式

• 切片的底层就是一个数组，所以我们可以基于数组通过切片表达式得到切片，切片表达式中的 low 和 high 表示一个索引范围（左包含，右不包含）的元素组成切片 s，得到的切片长度= high-low，容量等于得到的切片的底层数组的容量。

func main() {
    a := [5]int{1, 2, 3, 4, 5}
    s := a[1:3]  // s := a[low:high]
    fmt.Printf("s:%v len(s):%v cap(s):%v\n", s, len(s), cap(s))
}

s:[2 3] len(s):2 cap(s):4

• 可以省略切片表达式中的任何索引，省略了 low 则默认为 0，省略了 high 则默认为切片操作数的长度。

a[2:]  // 等同于 a[2:len(a)]
a[:3]  // 等同于 a[0:3]
a[:]   // 等同于 a[0:len(a)]

注意

• 对于数组或字符串，如果 0 <= low <= high <= len(a)，则索引合法，否则就会索引越界（out of range)，对切片再执行切片表达式时（切片再切片）, high 的上限边界是切片的容量 cap(a)，而不是长度。
• 常量索引必须是非负的，并且可以用 int 类型的值表示; 对于数组或常量字符串，常量索引也必须在有效范围内，如果 low 和 high 两个指标都是常数，它们必须满足 low <= high，如果索引在运行时超出范围，就会发生运行时 panic

func main() {
    a := [5]int{1, 2, 3, 4, 5}
    s := a[1:3]  // s := a[low:high]
    fmt.Printf("s:%v len(s):%v cap(s):%v\n", s, len(s), cap(s))
    s2 := s[3:4]  // 索引的上限是cap(s）而不是len(s)
    fmt.Printf("s2:%v len(s2):%v cap(s2):%v\n", s2, len(s2), cap(s2))
}

s:[2 3] len(s):2 cap(s):4
s2:[5] len(s2):1 cap(s2):1

完整切片表达式

• 对于数组，指向数组的指针，或切片（注意不能是字符串）支持完整切片表达式：

a[low : high : max]

• 上面的代码会构造与简单切片表达式 a[low: high] 相同类型，相同长度和元素的切片，另外，它会将得到的结果切片的容量设置为 max-low，在完整切片表达式中只有第一个索引值（low）可以省略，它默认为0

func main() {
    a := [5]int{1, 2, 3, 4, 5}
    t := a[1:3:5]
    fmt.Printf("t:%v len(t):%v cap(t):%v\n", t, len(t), cap(t))
}

t:[2 3] len(t):2 cap(t):4

• 完整切片表达式需要满足的条件是 0 <= low <= high <= max <= cap(a)，其他条件和简单切片表达式相同。

使用 make (）函数构造切片

• 上面方法都是基于数组来创建的切片，如果需要动态的创建一个切片，我们就需要使用内置的 make() 函数，格式如下：

make([]T, size, cap)

• T：切片的元素类型。
• size：切片中元素的数量。
• cap：切片的容量。

func main() {
    a := make([]int, 2, 10)
    fmt.Println(a)      //[0 0]
    fmt.Println(len(a)) //2
    fmt.Println(cap(a)) //10
}

• a 的内部存储空间已经分配了 10 个，但实际上只用了 2 个，容量并不会影响当前元素的个数，所以 len(a) 返回 2, cap(a) 则返回该切片的容量。

切片的长度和容量

• 切片拥有自己的长度和容量，可以通过使用内置的 len() 函数求长度，使用内置的 cap() 函数求切片的容量。

切片的实现原理

• 切片的本质就是对底层数组的封装，它包含了三个信息：底层数组的指针，切片的长度（len）和切片的容量（cap)

实例：现在有一个数组 a := [8]int{0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7}

• 切片 s1 := a[:5]，相应示意图如下。

• 切片 s2 := a[3:6]，相应示意图如下：

判断切片是否为空

• 要检查切片是否为空，请始终使用 len(s) == 0 来判断，而不应该使用 s == nil 来判断。

切片比较

• 切片之间是不能比较的，我们不能使用 == 操作符来判断两个切片是否含有全部相等元素，切片唯一合法的比较操作是和 nil 比较，一个 nil 值的切片并没有底层数组，一个 nil 值的切片的长度和容量都是 0，但是我们不能说一个长度和容量都是 0 的切片一定是 nil，例如下面的示例：

var s1 []int         //len(s1)=0;cap(s1)=0;s1==nil
s2 := []int{}        //len(s2)=0;cap(s2)=0;s2!=nil
s3 := make([]int, 0) //len(s3)=0;cap(s3)=0;s3!=nil

切片的赋值拷贝

• 切片拷贝前后两个变量共享底层数组，对一个切片的修改会影响另一个切片的内容，这点需要特别注意。

func main() {
	s1 := make([]int, 3) //[0 0 0]
	s2 := s1             // 将s1直接赋值给s2,s1和s2共用一个底层数组。
	s2[0] = 100
	fmt.Println(s1) //[100 0 0]
	fmt.Println(s2) //[100 0 0]
}

切片遍历

• 切片的遍历方式和数组是一致的，支持索引遍历和 for range 遍历。

func main() {
	s := []int{1, 3, 5}

	for i := 0; i < len(s); i++ {
		fmt.Println(i, s[i])
	}

	for index, value := range s {
		fmt.Println(index, value)
	}
}

切片添加元素

• Go 语言的内建函数 append() 可以为切片尾部动态添加元素，可以一次添加一个元素，可以添加多个元素，也可以添加另一个切片中的元素。

func main(){
	var s []int
	s = append(s, 1)        // [1]
	s = append(s, 2, 3, 4)  // [1 2 3 4]
	s2 := []int{5, 6, 7}
	s = append(s, s2...)    // [1 2 3 4 5 6 7]
}

• 注意：通过 var 声明的零值切片可以在 append() 函数直接使用，无需初始化。

var s []int
s = append(s, 1, 2, 3)

• 每个切片会指向一个底层数组，这个数组的容量够用就添加新增元素，当底层数组不能容纳新增的元素时，切片就会自动按照一定的策略进行"扩容”，此时该切片指向的底层数组就会更换，"扩容”操作往往发生在 append() 函数调用时，所以我们通常都需要用原变量接收 append 函数的返回值。

func main() {
	//append(）添加元素和切片扩容。
	var numSlice []int
	for i := 0; i < 10; i++ {
		numSlice = append(numSlice, i)
		fmt.Printf("%v  len:%d  cap:%d  ptr:%p\n", numSlice, len(numSlice), cap(numSlice), numSlice)
	}
}

[0]  len:1  cap:1  ptr:0xc0000a8000
[0 1]  len:2  cap:2  ptr:0xc0000a8040
[0 1 2]  len:3  cap:4  ptr:0xc0000b2020
[0 1 2 3]  len:4  cap:4  ptr:0xc0000b2020
[0 1 2 3 4]  len:5  cap:8  ptr:0xc0000b6000
[0 1 2 3 4 5]  len:6  cap:8  ptr:0xc0000b6000
[0 1 2 3 4 5 6]  len:7  cap:8  ptr:0xc0000b6000
[0 1 2 3 4 5 6 7]  len:8  cap:8  ptr:0xc0000b6000
[0 1 2 3 4 5 6 7 8]  len:9  cap:16  ptr:0xc0000b8000
[0 1 2 3 4 5 6 7 8 9]  len:10  cap:16  ptr:0xc0000b8000

• 从上面的结果可以看出：
  1. append() 函数将元素追加到切片的最后并返回该切片。
  2. 切片 numSlice 的容量按照 1,2,4,8,16 这样的规则自动进行扩容，每次扩容后都是扩容前的 2 倍。

切片的扩容策略

• 可以通过查看 $GOROOT/src/runtime/slice.go 源码，其中扩容相关代码如下：

newcap := old.cap
doublecap := newcap + newcap
if cap > doublecap {
	newcap = cap
} else {
	if old.len < 1024 {
		newcap = doublecap
	} else {
		// Check 0 < newcap to detect overflow
		// and prevent an infinite loop.
		for 0 < newcap && newcap < cap {
			newcap += newcap / 4
		}
		// Set newcap to the requested cap when
		// the newcap calculation overflowed.
		if newcap <= 0 {
			newcap = cap
		}
	}
}

代码流程

1. 首先判断，如果新申请容量（cap）大于 2 倍的旧容量（old. cap)，最终容量（newcap）就是新申请的容量（cap)
2. 否则判断，如果旧切片的长度小于 1024，则最终容量（newcap）就是旧容量（old. cap）的两倍，即（newcap=doublecap)
3. 否则判断，如果旧切片长度大于等于 1024，则最终容量（newcap）从旧容量（old. cap）开始循环增加原来的 1/4，即直到最终容量（newcap）大于等于新申请的容量（cap)，即（newcap >= cap)
4. 如果最终容量（cap）计算值溢出，则最终容量（cap）就是新申请容量（cap)

• 需要注意的是，切片扩容还会根据切片中元素的类型不同而做不同的处理，比如int和string类型的处理方式就不一样。

切片复制

• 切片是引用类型， Go 语言内建的copy ()函数可以迅速地将一个切片的数据复制到另外一个切片空间中，copy ()函数的使用格式如下：

copy (destSlice, srcSlice []T)

• srcSlice：数据来源切片。
• destSlice：目标切片。

func main () {
    // copy (）复制切片。
    a := []int{1, 2, 3, 4, 5}
    c := make ([]int, 5, 5)
    copy (c, a)     // 使用 copy (）函数将切片 a 中的元素复制到切片 c
    fmt.Println (a) //[1 2 3 4 5]
    fmt.Println (c) //[1 2 3 4 5]
    c[0] = 1000
    fmt.Println (a) //[1 2 3 4 5]
    fmt.Println (c) //[1000 2 3 4 5]
}

从切片中删除元素

• Go 语言中并没有删除切片元素的专用方法，但是可以使用切片本身的特性来删除元素。
• 要从切片 a 中删除索引为index的元素，操作方法是a = append (a[: index], a[index+1:]...) 代码如下：

func main () {
	// 从切片中删除元素。
	a := []int{30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37}
	// 要删除索引为 2 的元素。
	a = append (a[: 2], a[3:]...)
	fmt.Println (a) //[30 31 33 34 35 36 37]
}