Go 专栏｜复合数据类型：数组和切片 slice

原文链接： Go 专栏｜复合数据类型：数组和切片 slice

公司 Tony 老师这两天请假，找来了他的好朋友 Kevin 顶班，这两个人的风格真是相差十万八千里。

Tony 性格缓慢，手法轻柔。到底有多轻呢？洗头发的时候我都怀疑他是不是怕把我头发弄湿。

Kevin 则完全不同，嗓音洪亮，风风火火。说是洗头发，但我感觉他就是在扇我脑袋。眼前水花四溅，雾气缭绕，仿佛都能看见彩虹。

理发的小感受，夸张了点儿。

经过上一篇的学习，对 Go 应该已经越来越有感觉了，今天来点更高级的内容：复杂数据类型。

本篇主要介绍数组和切片 slice，开整～

本文所有代码基于 go1.16.6 编写。

数组

数组有两个特点：

1. 固定长度
2. 元素类型相同

正是因为其长度固定，所以相比于切片，在开发过程中用的是比较少的。但数组是切片的基础，理解了数组，再学习切片就容易多了。

声明和初始化

声明一个长度是 3，元素类型是 int 的数组。通过索引来访问数组元素，索引从 0 到数组长度减 1，内置函数 len 可以获取数组长度。

var a [3]int
// 输出数组第一个元素
fmt.Println(a[0]) // 0
// 输出数组长度
fmt.Println(len(a)) // 3

数组初始值为元素类型零值，也可以用数组字面量初始化数组。

// 数组字面量初始化
var b [3]int = [3]int{1, 2, 3}
var c [3]int = [3]int{1, 2}
fmt.Println(b)    // [1 2 3]
fmt.Println(c[2]) // 0

如果没有显示指定数组长度，而是用 ...，那么数组长度由实际的元素数量决定。

// 使用 ...
d := [...]int{1, 2, 3, 4, 5}
fmt.Printf("%T\n", d) // [5]int

还可以指定索引位置来初始化，如果没有指定数组长度，则长度由索引来决定。

// 指定索引位置初始化
e := [4]int{5, 2: 10}
f := [...]int{2, 4: 6}
fmt.Println(e) // [5 0 10 0]
fmt.Println(f) // [2 0 0 0 6]

多维数组

多维数组的声明和初始化同理，这里以二维数组来举例说明，有一点需要注意，多维数组仅第一维允许使用 ...。

// 二维数组
var g [4][2]int
h := [4][2]int{{10, 11}, {20, 21}, {30, 31}, {40, 41}}
// 声明并初始化外层数组中索引为 1 和 3 的元素
i := [4][2]int{1: {20, 21}, 3: {40, 41}}
// 声明并初始化外层数组和内层数组的单个元素
j := [...][2]int{1: {0: 20}, 3: {1: 41}}
fmt.Println(g, h, i, j)

使用数组

只要数组元素是可比较的，那么数组就是可比较的，而且数组长度也是数组类型的一部分。

所以 [3]int 和 [4]int 是两种不同的类型。

// 数组比较
a1 := [2]int{1, 2}
a2 := [...]int{1, 2}
a3 := [2]int{1, 3}
// a4 := [3]int{1, 2}
fmt.Println(a1 == a2, a1 == a3, a2 == a3) // true false false
// fmt.Println(a1 == a4)                     // invalid operation: a1 == a4 (mismatched types [2]int and [3]int)

数组遍历：

// 数组遍历
for i, n := range e {
    fmt.Println(i, n)
}

值类型

Go 数组是值类型，赋值和传参都会复制整个数组。

从输出结果可以看出来，内容都是相同的，但地址不同。

package main

import "fmt"

func main() {
    // 数组复制
    x := [2]int{10, 20}
    y := x
    fmt.Printf("x: %p, %v\n", &x, x) // x: 0xc00012e020, [10 20]
    fmt.Printf("y: %p, %v\n", &y, y) // y: 0xc00012e030, [10 20]
    test(x)
}

func test(a [2]int) {
    fmt.Printf("a: %p, %v\n", &a, a) // a: 0xc00012e060, [10 20]
}

再来看看函数传参的情况：

package main

import "fmt"

func main() {
    x := [2]int{10, 20}

    // 传参
    modify(x)
    fmt.Println("main: ", x) // main:  [10 20]
}

func modify(a [2]int) {
    a[0] = 30
    fmt.Println("modify: ", a) // modify:  [30 20]
}

同样从结果可以看到，modify 中数组内容修改后，main 中数组内容并没有变化。

那么，有没有可能在函数内修改，而影响到函数外呢？答案是可以的，接下来要说的切片就可以做到。

切片 slice

切片是一种引用类型，它有三个属性：指针，长度和容量。

1. 指针：指向 slice 可以访问到的第一个元素。
2. 长度：slice 中元素个数。
3. 容量：slice 起始元素到底层数组最后一个元素间的元素个数。

看到这样的解释是不是一脸懵呢？别慌，咱们来详细解释一下。

它的底层结构是这样的：

再来看一个例子，看看到底各部分都是什么意思。

底层是一个包含 10 个整型元素的数组，data1 指向数组第 4 个元素，长度是 3，容量取到数组最后一个元素，是 7。data2 指向数组第 5 个元素，长度是 4，容量是 6。

创建切片

创建切片有两种方式：

第一种方式是基于数组创建：

// 基于数组创建切片
var array = [...]int{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8}

s1 := array[3:6]
s2 := array[:5]
s3 := array[4:]
s4 := array[:]

fmt.Printf("s1: %v\n", s1) // s1: [4 5 6]
fmt.Printf("s2: %v\n", s2) // s2: [1 2 3 4 5]
fmt.Printf("s3: %v\n", s3) // s3: [5 6 7 8]
fmt.Printf("s4: %v\n", s4) // s4: [1 2 3 4 5 6 7 8]

第二种方式是使用内置函数 make 来创建：

// 使用 make 创建切片
// len: 10, cap: 10
a := make([]int, 10)
// len: 10, cap: 15
b := make([]int, 10, 15)

fmt.Printf("a: %v, len: %d, cap: %d\n", a, len(a), cap(a))
fmt.Printf("b: %v, len: %d, cap: %d\n", b, len(b), cap(b))

使用切片

遍历

和遍历数组方法相同。

// 切片遍历
for i, n := range s1 {
    fmt.Println(i, n)
}

比较

不能使用 == 来测试两个 slice 是否有相同元素，但 slice 可以和 nil 比。slice
类型的零值是 nil，表示没有对应的底层数组，而且长度和容量都是零。

但也要注意，长度和容量都是零的，其值也并不一定是 nil。

// 比较
var s []int
fmt.Println(len(s) == 0, s == nil) // true true
s = nil
fmt.Println(len(s) == 0, s == nil) // true true
s = []int(nil)
fmt.Println(len(s) == 0, s == nil) // true true
s = []int{}
fmt.Println(len(s) == 0, s == nil) // true false

所以，判断 slice 是否为空，要用内置函数 len，而不是判断其是否为 nil。

追加元素

使用内置函数 append。

// 追加
s5 := append(s4, 9)
fmt.Printf("s5: %v\n", s5) // s5: [1 2 3 4 5 6 7 8 9]
s6 := append(s4, 10, 11)
fmt.Printf("s6: %v\n", s6) // s5: [1 2 3 4 5 6 7 8 10 11]

追加另一个切片，需要在另一个切片后面跟三个点。

// 追加另一个切片
s7 := []int{12, 13}
s7 = append(s7, s6...)
fmt.Printf("s7: %v\n", s7) // s7: [12 13 1 2 3 4 5 6 7 8 10 11]

复制

使用内置函数 copy。

// 复制
s8 := []int{1, 2, 3, 4, 5}
s9 := []int{5, 4, 3}
s10 := []int{6}

copy(s8, s9)
fmt.Printf("s8: %v\n", s8) // s8: [5 4 3 4 5]
copy(s10, s9)
fmt.Printf("s10: %v\n", s10) // s10: [5]

引用类型

上文介绍数组时说过，数组属于值类型，所以在传参时会复制整个数组内容，如果数组很大的话，是很影响性能的。而传递切片只会复制切片本身，并不影响底层数组，是很高效的。

package main

import "fmt"

func main() {
    s9 := []int{5, 4, 3}

    // 传参
    modify(s9)
    fmt.Println("main: ", s9) // main:  [30 4 3]
}

func modify(a []int) {
    a[0] = 30
    fmt.Println("modify: ", a) // modify:  [30 4 3]
}

在 modify 中修改的值会影响到 main 中。

总结

本文学习了复合数据类型的前两种：数组和切片。分别介绍了它们的创建，常用操作，以及函数间的传递。

数组长度固定，是切片的基础；切片长度可变，多一个容量属性，其指针指向的底层结构就是数组。

在函数传参过程中，数组如果很大的话，很影响效率，而切片则解决了这个问题，效率更高。

在日常开发中，使用切片的频率会更高一些。

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