Go 基础篇之切片 Slice

今天开工第一天，2023 xdm 什么目标，评论区聊聊。今天我们来聊聊切片（Slice）。

1. 说在前面

在之前的 Go 语言基础篇数组我们说到数组的长度是固定的，申明了之后就不能改变其长度。所以数组就会有很多的局限性。举个例子：

Go 数组 s 我们此时已经申明长度为 5，我们不能在往数组 s 中添加新的元素了，在业务开发中这样的集合就不太适用。

2. 什么是切片

Go 语言中提供了一种灵活、功能强悍的内置类型切片（又称动态数组）Slice，和数组相比切片的长度是不固定的，可以向其追加元素。

2.1 切片数据结构

切片是一个引用类型，底层源码是用结构体来表示的，其中：

• Data 是指向数组的指针
• Len 是当前切片的长度
• Cap 是当前切片的容量，也是 Data 数组的大小

Data是一片连续的内存空间，在这片空间中存储着切片的所有元素，底层储存上也是连续的。我们可以简单理解成：切片是一片连续的内存空间加上长度与容量的标识。

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从上图可以发现切片其实就是数组的引用，我们可以在运行期间修改其长度与范围，当切片引用的数组长度不足会触发扩容，此时切片指向的数组会发生变化，但是对用户来说是无感知的。

3. 切片

3.1 初始化

我们可以声明一个未指定大小的数组来定义切片：

var identifier []type

其中：identifier 表示变量名，type 表示切片中的元素类型，举个例子

slice[0:10]
slice := []int{1, 2, 3, 4, 5, 6}
slice := make([]int, 10)

总结一下，大致有 3 种

• 通过下标的方式获得数组或者切片的一部分；
• 使用字面量初始化新的切片；
• 使用关键字 make 创建切片；

3.2 切片的长度和容量

切片是可索引的，Go 语言中切片提供内置的方法。

• len() 方法获取长度；
• cap() 可以计算切片的容量；

以上会输出以下结果为：

len=3 cap=5 slice=[0 0 0]

3.3 切片空值判断

一个切片在未初始化之前默认为 nil，默认长度为 0，所以判断是否使用 len(s) == 0，不应该使用 s == nil。

3.4 切片遍历

切片的遍历方式和数组一样，均支持索引遍历和 for range 遍历。

3.5 切片追加和扩容

3.5.1 追加

日常开发中，我们经常会需要向一个切片中动态追加元素。Go 语言内置函数 append()可以向切片中追加元素，append关键字支持一次添加一个或多个元素，也支持追加一个切片的所有元素。举个例子：

其中，slice 无需初始化，在 append 中可以直接使用。

注意：append 操作会发生扩容。

3.5.2 扩容

Go 语言中切片底层指向的是一个数组的指针，当这个数组的容量可以放的下当前新增的元素，则向其追加元素，当底层的数组容量不足以容下新增的元素，此时切片会按照一定的策略进行 “扩容”，此时切片指向就会指向新的数组指针。举个例子：

package main

import "fmt"

func main() {
    var slice []int
    for i := 0; i < 6; i++ {
        slice = append(slice, i)
        fmt.Printf("%v  len:%d  cap:%d  ptr:%p\n", slice, len(slice), cap(slice), slice)
    }
}

以上会输入以下结果：

[0]  len:1  cap:1  ptr:0xc000016060
[0 1]  len:2  cap:2  ptr:0xc000016090
[0 1 2]  len:3  cap:4  ptr:0xc000014060
[0 1 2 3]  len:4  cap:4  ptr:0xc000014060
[0 1 2 3 4]  len:5  cap:8  ptr:0xc000074040
[0 1 2 3 4 5]  len:6  cap:8  ptr:0xc000074040

从上面的结果可以看出：

1. append 函数会将元素追加到切片的尾部。
2. 切片 slice 的容量是按照1，2，4，8，16 进行自动扩容，每次扩容后都是扩容前的2倍。

扩容策略如下：（感兴趣的同学可以看下底层源码）

• 如果期望容量大于当前容量的 2 倍就会使用期望容量；
• 如果当前切片的长度小于 1024 就会将容量翻倍；
• 如果当前切片的长度大于 1024 就会每次增加 25% 的容量，直到新容量大于期望容量；

可以通过查看 $GOROOT/src/runtime/slice.go 源码或 github 仓库（点击跳转），其中扩容核心代码如下：

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。

3.6 拷贝切片

切片的拷贝虽然不是常见的操作，但是却是我们学习切片实现原理必须要涉及的。

Go 语言内置 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)

其中：

• srcSlice: 数据来源切片
• destSlice: 目标切片

需要注意的是，整块拷贝内存仍然会占用非常多的资源，在大切片上执行拷贝操作时一定要注意对性能的影响。

4 总结

本文讲了一下切片的日常使用以及需要注意的点，切片还有很多比较深一点的知识点，后面有机会再出一篇吧，需要注意的是在遇到大切片扩容或者复制时可能会发生大规模的内存拷贝，一定要减少类似操作避免影响程序的性能。