Go Quiz: 从Go面试题搞懂slice range遍历的坑

面试题

最近Go 101的作者发布了11道Go面试题，非常有趣，打算写一个系列对每道题做详细解析，欢迎大家关注。

本题是Go quiz slice系列的第2道题目，这道题非常有迷惑性。

通过这道题我们可以知晓对slice做range遍历的坑，避免在实际项目中踩坑。

package main

func main() {
    var x = []string{"A", "B", "C"}

    for i, s := range x {
        print(i, s, ",")
        x[i+1] = "M"
        x = append(x, "Z")
        x[i+1] = "Z"
    }
}

• 0A,1B,2C,
• 0A,1Z,2Z,
• 0A,1M,2M,
• 0A,1M,2C,
• 0A,1Z,2M,
• 0A,1M,2Z,
• (infinite loop)

大家可以在评论区留下你们的答案。这道题主要有以下几个考点：

1. slice做range遍历，Go编译器背后会做哪些事情？
2. slice什么时候扩容，扩容后的行为是怎么样的？

解析

我们先逐个解答上面的问题。

range遍历机制

range对slice做遍历的时候，实际上是先构造一个原slice的拷贝，再对这个拷贝做遍历。

在for循环里面的逻辑执行之前，这个拷贝的值就确定下来了。因此这个拷贝的长度和容量是不会在for循环的时候发生改变的。

以上面的题目为例：range x 实际上是会先构造一个原切片x的拷贝，我们假设为y，然后对y做遍历。

for i, s := range x {
        print(i, s, ",")
        x[i+1] = "M"
        x = append(x, "Z")
        x[i+1] = "Z"
}

上面这段代码可以等价为：

y := x
for i := 0; i < len(y); i++ {
    print(i, y[i], ",")
    x[i+1] = "M"
    x = append(x, "Z")
    x[i+1] = "Z"
}

slice扩容机制

通过append函数给slice添加元素的时候，有2种情况：

• 如果切片的容量足够，就会在切片指向的底层数组里追加元素。
• 如果切片的容量不足以承载新添加的元素，就会开辟一个新的底层数组，把原切片里的元素拷贝过来，再追加新的元素。切片结构里的指针会指向新的底层数组。

答案

我们回到本文最开始的题目，逐行解析每行代码的执行结果。

代码	程序执行结果
var x = []string{"A", "B", "C"}	x是一个切片，长度是3，容量是3，x指向的底层数组的值是[ "A" "B" "C"]
for i, s := range x	编译器先构造一个切片x的拷贝，假设为切片y，然后对y做遍历。y的值在for循环执行前就确定下来了，长度为3，容量为3，固定不变。
print(i, s, ",")	第一次for循环，i的值是0，s的值是切片y里下标索引为0的元素，值为"A"，打印0A
x[i+1] = "M"	执行x[1] = "M"，因为切片x和y现在指向同一个底层数组，切片y里下标索引为1的元素的值也被改成了"M"，y指向的底层数组的值为["A", "M", "C"]
x = append(x, "Z")	给切片x添加新元素"Z"，因为当前切片x的长度为3，容量为3，容量已满，不足以承载新增加的元素，所以要对x的底层数组做扩容，x指向新的底层数组，新底层数组的值是["A", "M", "C", "Z"]，y还是指向原来的底层数组，y指向的底层数组的值是["A", "M", "C"]
后续for循环	因为从第2次for循环开始，x和y指向了不同的底层数组，所以对切片x的修改不会影响到y，因此后面打印的结果依次是1M,2C

所以本题的答案是 0A, 1M, 2C。

总结

对于slice，时刻想着对slice做了修改后，slice里的3个字段：指针，长度，容量是怎么变的。

​ zen of go

• 对切片x做range遍历，实际上是对x的拷贝(假设为y)做range遍历，y的值(包括y结构体里指向底层数组的指针的值，y的长度和容量)都在执行for循环前确定下来了。
• 切片的底层数据结构和扩容机制，如果有不清楚的，参考我写的slice底层原理篇，包含了slice的所有注意事项。

开源地址

文章和示例代码开源地址在GitHub: https://github.com/jincheng9/...

公众号：coding进阶

个人网站：https://jincheng9.github.io/

思考题

留下2道思考题，欢迎大家在评论区留下你们的答案。也可以在我的wx公号发送消息slice2获取答案和原因。

• 题目1：

  package main
  
  func main() {
      var x = []string{"A", "B", "C"}
  
      for i, s := range x {
          print(i, s, " ")
          x = append(x, "Z")
          x[i+1] = "Z"
      }
  }

• 题目2

  package main
  
  func main() {
      var y = []string{"A", "B", "C", "D"}
      var x = y[:3]
  
      for i, s := range x {
          print(i, s, ",")
          x = append(x, "Z")
          x[i+1] = "Z"
      }
  }

References

• https://go101.org/quizzes/sli...
• https://mp.weixin.qq.com/s?__...
• https://jincheng9.github.io/p...