头图

前言

之前对Go语言for循环做了一次踩坑经验分享《Go for range 一不小心就掉坑里了》,大家直呼有用。

今天对切片Slice的append操作也做一次踩坑经验分享,希望对朋友们有所帮助,有用请三连支持。

知识重温

切片底层结构定义:包含指向底层数组的指针长度容量

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

append操作:可以是1个、多个、甚至整个切片(记得后面加...);添加元素时当容量不足,则会自动触发切片扩容机制,产生切片副本,同时指向底层数组的指针发生变化

var nums []int
nums = append(nums, 1)
nums = append(nums, 2, 3, 4)
nums2 := []int{5, 6, 7}
nums = append(nums, nums2...)
fmt.Println(nums) //[1 2 3 4 5 6 7]

案例1:传值+未扩容

先来看看下面会输出什么结果?

func main() {
  s1 := make([]int, 0, 5)
  fmt.Println("s1切片: ", s1)
  appendFunc(s1)
  fmt.Println("s1切片: ", s1)
  fmt.Println("s1切片表达式: ", s1[:5])
}

func appendFunc(s2 []int) {
  s2 = append(s2, 1, 2, 3)
  fmt.Println("s2切片: ", s2)
}

输出结果:

s1切片:  []
s2切片:  [1 2 3]
s1切片:  []
s1切片表达式:  [1 2 3 0 0]

看到这个结果,大家就会有疑问了,明明切片是引用类型,为什么s2 append了新元素后,s2是有值了但s1却还是空的,并且对s1用切片表达式却能获取到值呢?

原因分析前,我们先来看看s1和s2到底是不是同一个切片,打印地址验证下

func main() {
  s1 := make([]int, 0, 5)
  fmt.Printf("s1切片地址: %p\n", s1)
  appendFunc(s1)
  //...
}

func appendFunc(s2 []int) {
  s2 = append(s2, 1, 2, 3)
  fmt.Printf("s2切片地址: %p\n", s2)
  //...
}

输出结果:
s1切片地址: 0xc000018150
s2切片地址: 0xc000018150

看到这就得傻眼了,两个切片的地址都是同一个,s2修改后s1也应该同步修改,应该都有值啊

我们还得继续再深究一下,fmt包%p打印的这个地址,到底是谁的地址

//fmt/print.go
func (p *pp) fmtPointer(value reflect.Value, verb rune) {
  var u uintptr
  switch value.Kind() {
  case reflect.Chan, reflect.Func, reflect.Map, reflect.Ptr, reflect.Slice, reflect.UnsafePointer:
    u = value.Pointer()
  default:
    p.badVerb(verb)
    return
  }
  //...
}

//reflect/value.go
func (v Value) Pointer() uintptr {
  k := v.kind()
  switch k {
  //...
  
  case Slice:
    return (*SliceHeader)(v.ptr).Data
  }
  panic(&ValueError{"reflect.Value.Pointer", v.kind()})
}

通过分析fmt包的源码,不难发现,打印的地址,其实是切片里指向底层数组的指针存储的地址,并不是两个切片本身的地址。同时也说明这两切片是指向同一个底层数组。

原因正式分析

  1. 传值操作,s1和s2是两个不同的切片变量,但是指向底层数组的指针是同一个;
  2. 长度和容量的变化:s1 Len=0和Cap=5,后来未发生过变化;s2一开始被赋值时 Len=0和Cap=5,在append操作后,Len=3和Cap=5,同时底层数组值从[0,0,0,0,0]被修改成了[1,2,3,0,0];
  3. 输出结果,s1由于Len=0所以输出空[],而s1用切片表达式,是基于底层数组[1,2,3,0,0]进行切片,所以输出结果为[1,2,3,0,0]

案例2:传值+扩容

将案例1,append的元素个数超过切片容量,触发自动扩容,输出的结果又会是怎样的呢?

func main() {
  s1 := make([]int, 0, 5)
  fmt.Println("s1切片: ", s1)
  appendFunc(s1)
  fmt.Println("s1切片: ", s1)
  fmt.Println("s1切片表达式: ", s1[:5])
}

func appendFunc(s2 []int) {
  s2 = append(s2, 1, 2, 3, 4, 5, 6)
  fmt.Println("s2切片: ", s2)
}

输出结果:

s1切片:  []
s2切片:  [1 2 3 4 5 6]
s1切片:  []
s1切片表达式:  [0 0 0 0 0]

原因分析

  1. 发生扩容后,s2指向的底层数组会产生副本,导致s1和s2不再指向同一个底层数组;
  2. 长度和容量的变化:s2 append后Len=6、Cap=10和底层数组值为[1,2,3,4,5,6,0,0,0,0];s2的操作完全不影响s1的数据,s1仍然是Len=0、Cap=5和底层数组值为[0,0,0,0,0]
  3. 输出结果,s2由于Len=6所以输出[1,2,3,4,5,6],s1由于Len=0所以输出空[],而s1用切片表达式,是基于底层数组[0,0,0,0,0]进行切片,所以输出结果为[0,0,0,0,0]

案例3:传址+不关心扩容

上面两个传值操作的例子,不管扩容与否,都不会影响原切片s1的长度和容量。如果我们期望修改s2的同时也修改原切片s1,则需要用到切片指针,基于地址传递进行操作

func main() {
  s1 := make([]int, 0, 5)
  fmt.Println("s1切片: ", s1)
  fmt.Printf("s1切片地址: %p len:%d cap:%d\n", &s1, len(s1), cap(s1))
  appendFunc(&s1)
  fmt.Println("s1切片: ", s1)
  fmt.Println("s1切片表达式: ", s1[:5])
}

func appendFunc(s2 *[]int) {
  fmt.Printf("s2切片地址: %p len:%d cap:%d\n", s2, len(*s2), cap(*s2))
  //*s2 = append(*s2, 1, 2, 3)
  *s2 = append(*s2, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10)
  fmt.Printf("append后s2切片地址: %p len:%d cap:%d\n", s2, len(*s2), cap(*s2))
  fmt.Println("s2切片: ", *s2)
}

输出结果:

s1切片:  []
s1切片地址: 0xc00000c030 len:0 cap:5
s2切片地址: 0xc00000c030 len:0 cap:5
append后s2切片地址: 0xc00000c030 len:10 cap:10
s2切片:  [1 2 3 4 5 6 7 8 9 10]
s1切片:  [1 2 3 4 5 6 7 8 9 10]
s1切片表达式:  [1 2 3 4 5]

万变不离其宗,传址操作,始终操作的是同一个切片变量,append操作后,长度和容量都会同时发生变化,以及如果触发扩容,那么指向底层数组的指针,也都会同时发生变化。

总结

切片传值操作,append未触发扩容,会同时修改底层数组的值,但不会影响原切片的长度和容量;当触发扩容,那么会产生副本,后面的修改则会和原底层数组剥离开,互不影响。

如果期望在修改切片后,对原切片也发生修改,则可以使用传址操作,始终基于同一个切片变量进行操作。

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王中阳Go
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