詳解go語言的array和slice 【一】

li_peng發表於2019-03-14
Go

本篇會詳細講解go語言中的array和slice，和平時開發中使用時需要注意的地方，以免入坑。

　　Go語言中array是一組定長的同型別資料集合，並且是連續分配記憶體空間的。

　　宣告一個陣列

var arr [3]int複製程式碼

　　陣列宣告後，他包含的型別和長度都是不可變的.如果你需要更多的元素，你只能重新建立一個足夠長的陣列，並把原來陣列的值copy過來。

　　在Go語言中，初始化一個變數後，預設把變數賦值為指定型別的zero值，如string 的zero值為"" number型別的zero值為0.陣列也是一樣的，宣告完一個陣列後，陣列中的每一個元素都被初始化為相應的zero值。如上面的宣告是一個長度為5的int型別陣列。陣列中的每一個元素都初始化為int型別的zero值 0

　　可以使用array的字面量來快速建立和初始化一個陣列，array的字面量允許你設定array的長度和array中元素的值

arr := [3]{1, 2, 3}複製程式碼

　　如果[]中用...來代替具體的長度值，go會根據後面初始化的元素長度來計算array的長度

arr := [...]{1, 2, 3, 4}複製程式碼

　　如果你想只給某些元素賦值，可以這樣寫

arr := [5]int {1: 5, 3: 200}複製程式碼

　　上面的語法是建立了一個長度為5的array，並把index為1的元素賦值為0，index為3的元素賦值為200，其他沒有初始化的元素設定為他們的zero值

指標陣列

　　宣告一個包含有5個整數指標型別的陣列，我們可以在初始化時給相應位置的元素預設值。下面是給索引為0的元素一個新建的的int型別指標(預設為0)，給索引為1的元素指向值v的地址，剩下的沒有指定預設值的元素為指標的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("  ")
    }複製程式碼

陣列做為函式引數

　　比如我個建立一個100萬長度的int型別陣列，在64位機上需要在記憶體上佔用8M的空間，把他做為一個引數傳遞到一個方法內，go會複製這個陣列，這將導致效能的下降。　　

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))    
}複製程式碼

　　當然go也提供了其他的方式，可以用指向陣列的指標做為方法的引數，這樣在傳參的時候會傳遞array的地址，只需要複製8個位元組，


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))    
}複製程式碼

slice

　　slice可以被認為動態陣列，在記憶體中也是連續分配的。他可以動態的調整長度，可以通過內建的方法append來自動的增長slice長度;也可以通過再次切片來減少slice的長度。

　　slice的內部結構有3個欄位，分別是維護的底層陣列的指標，長度(元素個數)和容量(元素可增長個數，不足時會增長)，下面我們定義一個有2個長度，容量為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)
    }
}複製程式碼

　 初始化slice後，他的長度為2，也就是元素個數為2，因為我們沒有給任何一個元素賦值，所以為int的zero值，也就是0.可以用len和cap看一下這個slice的長度和容量。

　 用append給這個slice新增新值，返回一個新的slice，如果容量不夠時，go會自動增加容易量，小於一1000個長度時成倍的增長，大於1000個長度時會以1.25或者25%的位數增長。

　上面的程式碼執行完後，slice的結構如下

Slice 的宣告和初始化

　　建立和初始化一個slice有幾種不同的方式，下面我會一一介紹

使用make宣告一個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)複製程式碼

　　make([]int, 3) 宣告瞭個長度為3的slice，容量也是3。下面的append方法會新增一個新元素到slice裡，長度和容量都會發生變化。

　　輸出結果：

len:  3 cap:  3 array : [0 0 0]
len:  4 cap:  6 array : [0 0 0 1]複製程式碼

　　也可以通過過載方法指定slice的容量，下面：

    slice2 := make([]int, 3, 7)
    fmt.Println("len: ", len(slice2), "cap: ", cap(slice2), "array :", slice2)複製程式碼

輸出長度為3，容量為7

使用slice字變數

　　使用字變數來建立Slice,有點像建立一個Array,但是不需要在[]指定長度,這也是Slice和Array的區別。Slice根據初始化的資料來計算度和容量

　　建立一個長度和容量為5的Slice

    slice3 := []int{1, 2, 3, 4, 5}
    fmt.Println("len: ", len(slice3), "cap: ", cap(slice3), "array :", slice3)複製程式碼

　　也可以通過索引來指定Slice的長度和容量，

　　下面建立了一個長度和容量為6的slice

    slice4 := []int{5: 0}
    fmt.Println("len: ", len(slice4), "cap: ", cap(slice4), "array :", slice4)複製程式碼

　　宣告nil Slice，內部結構的指標為nil。可以用append給slice填加新的元素，內部的指標指向一個新的陣列

    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)複製程式碼

　　

　　建立空Slice有兩種方式


    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)複製程式碼

slice的切片

　　

    // 建立一個容量和長度均為6的slice
    slice1 := []int{5, 23, 10, 2, 61, 33}
    // 對slices1進行切片，長度為2容量為4
    slice2 := slice1[1:3]
    fmt.Println("cap", cap(slice2))
    fmt.Println("slice2", slice2)複製程式碼

　　slice1的底層是一個容量為6的陣列，slice2指底層指向slice1的底層陣列，但起始位置為array的第一個元素也就是23.因為slices2從索引1開始的，所以無法訪問底層陣列索引1之前的元素，也無法訪問容量之後的元素。可以看下圖理解一下。

　　新建立的切片長度和容量的計算

　　對於一個新slice[x:y] 底層陣列容量為z，

　　x: 新切片開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個數，上面的slice1[1:3]，希望包含2個底層陣列的元素 1+2=3

　　容量： z-x 上面的slice1[1:3] 底層陣列的容量為6， 6-1=5所以新切片的容量為5

修改切片導致的後果

　　由於新建立的slice2和slice1底層是同一個陣列，所以修改任何一個，兩個slice共同的指向元素，會導致同時修改的問題

　　


    // 建立一個容量和長度均為6的slice
    slice1 := []int{5, 23, 10, 2, 61, 33}
    // 對slices1進行切片，長度為2容量為4
    slice2 := slice1[1:3]
    fmt.Println("cap", cap(slice2))
    fmt.Println("slice2", slice2)

    //修改一個共同指向的元素
    //兩個slice的值都會修改
    slice2[0] = 11111
    fmt.Println("slice1", slice1)
    fmt.Println("slice2", slice2)複製程式碼

　　如圖所示

　　需注意的是，slice只能訪問其長度範圍內的元素，如果超出長度會報錯。

　　除了修改共同指向元素外，如果新建立的切片長度小於容量，新增元素也會導致原來元素的變動。slice增加新元素使用內建的方法append。append方法會建立一個新切片。


    // 建立一個容量和長度均為6的slice
    slice1 := []int{5, 23, 10, 2, 61, 33}
    // 對slices1進行切片，長度為2容量為4
    slice2 := slice1[1:3]
    fmt.Println("cap", cap(slice2))
    fmt.Println("slice2", slice2)

    //修改一個共同指向的元素
    //兩個slice的值都會修改
    slice2[0] = 11111
    fmt.Println("slice1", slice1)
    fmt.Println("slice2", slice2)

    // 增加一個元素
    slice2 = append(slice2, 55555)

    fmt.Println(slice1)
    fmt.Println(slice2)複製程式碼

如果切片的容量足夠就把新元素合新增到切片的長度。如果底層的的陣列容量不夠時，會重新建立一個新的陣列並把現有元素複製過去。

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

    slice3 = append(slice3, 5)
    fmt.Println("slice2 cap", cap(slice3))複製程式碼

輸出的結果為：

slice2 cap 3
slice2 cap 6複製程式碼

容量增長了一倍。

控制新建立slice的容量

　　建立一個新的slice的時候可以限制他的容量

    // 建立一個容量和長度均為6的slice
    slice1 := []int{5, 23, 10, 2, 61, 33}
    // 對slices1進行切片，長度為2容量為3
    slice2 := slice1[1:3:4]
    fmt.Println("cap", cap(slice2))
    fmt.Println("slice2", slice2)複製程式碼

　　slice2長度為2容量為3，這也是通過上面的公式算出來的

　　長度：y-x 3-1=2

　　容量：z-x 4-1= 3

需要注意的是容量的長度不能大於底層陣列的容量

綠顏色表示slice2中的元素，黃顏色表示容量中示使用的元素。但是需要注意的是，我們修改或者增加slice2容量範圍內的元素個數依然會修改slice1。


    // 建立一個容量和長度均為6的slice
    slice1 := []int{5, 23, 10, 2, 61, 33}
    // 對slices1進行切片，長度為2容量為3
    slice2 := slice1[1:3:4]
    fmt.Println("cap", cap(slice2))
    fmt.Println("slice2", slice2)

    //修改一個共同指向的元素
    //兩個slice的值都會修改
    slice2[0] = 11111
    fmt.Println("slice1", slice1)
    fmt.Println("slice2", slice2)

    // 增加一個元素
    slice2 = append(slice2, 55555)

    fmt.Println(slice1)
    fmt.Println(slice2)複製程式碼


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