一文了解 Go 的复合数据类型(数组、Slice 切片、Map)

前言

上一篇文章讲解了 Go 的基础语法和基本数据类型，本篇文章将对 Go 的复合数据类型(数组、切片 Slice、Map)进行介绍。

数组

数组是由特定元素组成的固定长度的序列，元素可以是 Go 的原生类型（如整形、字符串型和浮点型等）和自定义类型。一个数组可以包含零个或多个元素。通过数组的下标索引可以高效访问和修改每个元素的值，索引从 0 开始，到数组长度 - 1 结束。

数组的创建方式

• 第一种

  import "fmt"
  
  func main() {
    var arr [5]int
    fmt.Printf("%d, %d, %d, %d, %d\n", arr[0], arr[1], arr[2], arr[3], arr[4]) //0, 0, 0, 0, 0
    arr[0] = 1
    fmt.Println(arr[0]) // 1
  }

  通过隐式的方式初始化一个长度为 5 的 int 类型数组，数组下标索引从 0 开始，上面输出的值为 0, 0, 0, 0, 0，如果初始化数组的时候，不带初始值，那么默认情况下，数组里的每个元素都会被初始化为对应数据类型的默认值，int 类型的默认值为 0。通过下标索引可以直接访问元素的值和修改元素的值。

• 第二种

  import "fmt"
  
  func main() {
    var arr [5]int = [5]int{1}
    var arr2 = [5]int{1, 2, 3, 4, 5}
    fmt.Println(arr)       // [1 0 0 0 0]
    fmt.Println(arr2)      // [1 2 3 4 5]
  }

  显式初始化数组时，可以使用数组字面值语法初始化一个元素或多个元素。

• 第三种

  import "fmt"
  
  func main() {
    var arr = [...]int{1, 2, 3, 4}
    fmt.Println(arr)        // [1 2 3 4]
    fmt.Printf("%T\n", arr) // [4]int
  }

  初始化数组时，如果长度的位置出现 ... 而不是数字，则表示数组的长度是根据初始值元素的个数去计算的。

• 第四种

  import "fmt"
  
  func main() {
    var arr = [...]int{5: 5}
    fmt.Println(arr) // [0 0 0 0 0 5]
  }

  初始化数组时，通过 index: value 的形式对某个位置的元素进行初始化，其他位置的元素为默认值。

  数组的遍历

• 普通 for 循环

  import "fmt"
  
  func main() {
    var arr = [5]int{1, 2, 3, 4, 5}
    for i := 0; i < len(arr); i++ {
        fmt.Printf("索引：%d, 值：%d\n", i, arr[i])
    }
  }

  输出结果：

  索引：0, 值：1
  索引：1, 值：2
  索引：2, 值：3
  索引：3, 值：4
  索引：4, 值：5

• for-range 循环

  import "fmt"
  
  func main() {
    var arr = [5]int{1, 2, 3, 4, 5}
    for index, value := range arr {
        fmt.Printf("索引：%d, 值：%d\n", index, value)
    }
  }

  index 为数组的下标索引，value 为元素值。
  输出结果：

  索引：0, 值：1
  索引：1, 值：2
  索引：2, 值：3
  索引：3, 值：4
  索引：4, 值：5

  Slice 切片

• 切片和数组长得很像，但它们各有各的特点。由于数组的长度是固定的这个限制，在使用 Go 的过程中很少直接使用数组，而是使用切片 slice，它是一个动态的序列，程序运行时可以对它动态添加元素。

• 切片的数据结构如下所示

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

  我们可以看到，切片包含三个字段：

  • array: 指向底层数组的指针；
  • len: 切片的长度，即切片中当前元素的个数；
  • cap: 底层数组的长度，也是切片的最大容量，cap 的值永远大于等于 len 的值。

  切片的创建方式

• 声明切片

  import "fmt"
  
  func main() {
    var arr []int
    fmt.Printf("长度：%d\n", len(arr))
    fmt.Printf("容量：%d\n", cap(arr))
    fmt.Println(arr)
  }

  以上的创建方式只是声明切片，并未初始化，arr 的值为 nil。

• 声明切片并初始化

  import "fmt"
  
  func main() {
    var arr = []int{1, 2, 3, 4, 5}
    fmt.Printf("长度：%d\n", len(arr)) // 5
    fmt.Printf("容量：%d\n", cap(arr)) // 5
    fmt.Println(arr)                // [1 2 3 4 5]
  }

• 通过 make 函数来创建切片

  import "fmt"
  
  func main() {
    /*
        第一个参数 -> type 切片的类型
        第二个参数 -> len 切片的长度
        第三个参数 -> cap 切片的容量
    */
    arr := make([]int, 2, 5)
    fmt.Printf("长度：%d\n", len(arr)) // 2
    fmt.Printf("容量：%d\n", cap(arr)) // 5
    /*
        第一个参数 -> type 切片的类型
        第二个参数 -> len & cap 切片的长度和容量
    */
    arr2 := make([]int, 5)
    fmt.Printf("长度：%d\n", len(arr2)) // 5
    fmt.Printf("容量：%d\n", cap(arr2)) // 5
  }
  

  通过 make 函数创建切片时，使用 make([]int, 2, 5) 的形式，指定了切片的长度为 2，容量为 5；如果使用 make([]int, 5) 这种形式，不指定容量，那么容量就等于切片的长度。

• 基于存在的数组创建切片

  import "fmt"
  
  func main() {
    arr := [10]int{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10}
    sl := arr[2:4]
    fmt.Println(sl) // [3 4]
  }

  采用 array[low : high] 语法基于一个已存在的数组创建切片，这种方式被称为数组的切片化。直接修改 sl 的元素值会影响 arr 的元素值，因为 sl 的底层数组是指向 arr 的。

  切片的遍历

• 普通 for 循环

  import "fmt"
  
  func main() {
    var arr = []int{1, 2, 3, 4, 5}
    for i := 0; i < len(arr); i++ {
        fmt.Printf("索引：%d, 值：%d\n", i, arr[i])
    }
  }

  输出结果：

  索引：0, 值：1
  索引：1, 值：2
  索引：2, 值：3
  索引：3, 值：4
  索引：4, 值：5

• for-range 循环

  import "fmt"
  
  func main() {
    var arr = []int{1, 2, 3, 4, 5}
    for index, value := range arr {
        fmt.Printf("索引：%d, 值：%d\n", index, value)
    }
  }

  index 为数组的下标索引，value 为元素值。
  输出结果：

  索引：0, 值：1
  索引：1, 值：2
  索引：2, 值：3
  索引：3, 值：4
  索引：4, 值：5

  向切片追加元素

  使用 append 函数可以想切片追加元素

  import "fmt"
  
  func main() {
    var arr = []int{1, 2, 3, 4, 5}
    fmt.Println(arr) // [1 2 3 4 5]
    arr = append(arr, 6)
    fmt.Println(arr) // [1 2 3 4 5 6]
  }
  

  追加的元素被放置在切片的尾部

  Map

• Map 表示的是一组无序的键值对( key → value )，在 Go 中的形式为 map[key_type]value_type。
• key 和 value 可以是同一种类型 map[int]int，也可以不是同一种类型 map[string]int。

• map 中对 value 的类型没有限制，但是对 key 却有限制，想要作为 map 的 key，必须满足以下条件：

  • key 的类型必须支持 == 和 != 比较操作符

    例如 int 类型的 a 和 b 两个变量，是支持 a == b 和 a != b 操作的，而 Go 语言中 Slice、map、function 复合类型，是不支持 T == T 和 T != T操作的，只支持 T == nil 的判空操作。

  Map 的创建方式

• 错误的创建方式

  func main() {
    var m map[string]string
    m["name"] = "chenmingyong"
  }

  只声明而未初始化，直接使用 m 则会报错 m 为 nil。

• 使用复合字面值初始化 map 类型变量

  import "fmt"
  
  func main() {
    m := map[string]string{}
    m["name"] = "chenmingyong"
    fmt.Println(m["name"]) // chenmingyong
  }

• 使用复合字面值显式初始化 map 类型变量

  import "fmt"
  
  func main() {
    m := map[string]string{
        "name": "chenmingyong",
    }
    fmt.Println(m["name"]) // chenmingyong
  }

• 使用 make 创建 map 类型变量

  func main() {
    m1 := make(map[string]string)    // 不指定容量，默认会给一个初始值
    m2 := make(map[string]string, 5) // 指定容量为 5
  }

  如果不指定 map 的容量，默认会给一个初始值。

  Map 的基本操作

  插入和修改

  func main() {
    m := make(map[string]string)
    // 新增键值对
    m["name"] = "chenmingyong"
    fmt.Println(m["name"]) // chenmingyong
    // 修改 value
    m["name"] = "cmy"
    fmt.Println(m["name"]) // cmy
  }

  通过 m[key] = value 的形式对 map 进行插入和修改操作。

  删除

  import "fmt"
  
  func main() {
    m := make(map[string]string)
    // 新增键值对
    m["name"] = "chenmingyong"
    fmt.Println(m["name"]) // chenmingyong
    delete(m, "name")
    fmt.Println(m["name"]) // ""
  }

  通过 delete(map, key) 方法，对 map 里面的键值对进行删除。

  查找操作

  import "fmt"
  
  func main() {
    m := make(map[string]string)
    m["name"] = "chenmingyong"
    value, ok := m["name"]
    fmt.Println(ok, value) // true chenmingyong
    value2, ok2 := m["age"]
    fmt.Println(ok2, value2) // false
  }

  使用 comma ok 惯用法对 map 进行键查找和键值读取操作，第一个变量接收 value 的值，第二个变量用于判断 key 是否存在，类型为 bool，若 key 不存在，value 的值为对应 key 类型的默认值。

  遍历操作

  import "fmt"
  
  func main() {
    m := make(map[string]string)
    m["name"] = "chenmingyong"
    m["addr"] = "china"
    for key, value := range m {
        fmt.Println(key, value)
    }
  }

  通过 for-range 的方式遍历，map 也仅仅支持这种方式的遍历。

  删除操作

• 1、通过遍历，逐个删除

  import "fmt"
  
  func main() {
    m := make(map[string]string)
    m["name"] = "chenmingyong"
    m["addr"] = "china"
    for key, _ := range m {
        delete(m, key)
    }
    fmt.Println(len(m)) // 0
  }

• 2、将 map 变量指向一个新的 map，旧的 map 将会被 gc 回收

  func main() {
    m := make(map[string]string)
    m["name"] = "chenmingyong"
    m["addr"] = "china"
  
    m = make(map[string]string)
    fmt.Println(len(m)) // 0
  }

  小结

  本文对数组、Slice 切片和 Map 的定义和相关操作进行了介绍，后续文章会对 Slice 切片和 Map 的底层原理进行详细介绍。

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