go-slice實現的使用和基本原理

目錄

• 摘要
• Slice數據結構
• 使用make建立Slice
• 使用數組建立Slice
• Slice 擴容
• Slice Copy
• 特殊切片
• 總結
• 參考
• 你的鼓勵也是我創做的動力

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• Posted by 微博@Yangsc_o
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摘要

本文主要回顧一下Slice實現的使用和基本原理

Slice數據結構

源碼包中 src/runtime/slice.go:slice 定義了Slice的數據結構: array指針指向底層數組，len表示切片長度，cap表示底層數組容量。

type slice struct {
	array unsafe.Pointer
	len   int
	cap   int
}

使用make建立Slice

該Slice長度爲5，便可以使用下標slice[0] ~ slice[4]來操做裏面的元素，capacity爲10，表示後續向 slice添加新的元素時能夠沒必要從新分配內存，直接使用預留內存便可。

使用數組建立Slice

使用數組來建立Slice時，Slice將與原數組共用一部份內存。 例如，語句 slice := array[5:7] 所建立的Slice，結構以下圖所示:

切片從數組array[5]開始，到數組array[7]結束(不含array[7])，即切片長度爲2，數組後面的內容都做爲切 片的預留內存，即capacity爲5。

• 數組和切片操做可能做用於同一塊內存，這也是使用過程當中須要注意的地方。

Slice 擴容

使用append向Slice追加元素時，若是Slice空間不足，將會觸發Slice擴容，擴容實際上從新一配一塊更大的內 存，將原Slice數據拷貝進新Slice，而後返回新Slice，擴容後再將數據追加進去。

例如，當向一個capacity爲5，且length也爲5的Slice再次追加1個元素時，就會發生擴容，以下圖所示:

擴容操做只關心容量，會把原Slice數據拷貝到新Slice，追加數據由append在擴容結束後完成。上圖可見，擴容後 新的Slice長度仍然是5，但容量由5提高到了10，原Slice的數據也都拷貝到了新Slice指向的數組中。

擴容容量的選擇遵循如下規則: 若是原Slice容量小於1024，則新Slice容量將擴大爲原來的2倍;
若是原Slice容量大於等於1024，則新Slice容量將擴大爲原來的1.25倍; 使用append()向Slice添加一個元素的實現步驟以下:

1. 假如Slice容量夠用，則將新元素追加進去，Slice.len++，返回原Slice
2. 原Slice容量不夠，則將Slice先擴容，擴容後獲得新Slice
3. 將新元素追加進新Slice，Slice.len++，返回新的Slice。

Slice Copy

使用copy()內置函數拷貝兩個切片時，會將源切片的數據逐個拷貝到目的切片指向的數組中，拷貝數量取兩個切片長度的最小值。

例如長度爲10的切片拷貝到長度爲5的切片時，將會拷貝5個元素。 也就是說，copy過程當中不會發生擴容。

特殊切片

跟據數組或切片生成新的切片通常使用 slice := array[start:end] 方式，這種新生成的切片並無指定切片的容量， 實際上新切片的容量是從start開始直至array的結束。

好比下面兩個切片，長度和容量都是一致的，使用共同的內存地址:

sliceA := make([]int, 5, 10) 
sliceB := sliceA[0:5]

根據數組或切片生成切片還有另外一種寫法，即切片同時也指定容量，即slice[start🔚cap], 其中cap即爲新 切片的容量，固然容量不能超過原切片實際值，以下所示:

sliceA := make([]int, 5, 10) //length = 5; capacity = 10
sliceB := sliceA[0:5] 			 //length = 5; capacity = 10
sliceC := sliceA[0:5:5] 		 //length = 5; capacity = 5

這切片方法不常見，在Golang源碼裏可以見到，不過很是利於切片的理解。

總結

• 建立切片時可跟據實際須要預分配容量，儘可能避免追加過程當中擴容操做，有利於提高性能;
• 切片拷貝時須要判斷實際拷貝的元素個數
• 謹慎使用多個切片操做同一個數組，以防讀寫衝突
• 每一個切片都指向一個底層數組
• 每一個切片都保存了當前切片的長度、底層數組可用容量
• 使用len()計算切片長度時間複雜度爲O(1)，不須要遍歷切片
• 使用cap()計算切片容量時間複雜度爲O(1)，不須要遍歷切片
• 經過函數傳遞切片時，不會拷貝整個切片，由於切片自己只是個結構體而矣
• 使用append()向切片追加元素時有可能觸發擴容，擴容後將會生成新的切片

參考

《go專家編程》

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