Go语言基础之切片

阳光穿透心脏的1/2处 2021-12-22 14:19 343阅读 0赞

# Go语言基础之切片 #

本文主要介绍Go语言中切片（slice）及它的基本使用。

# 引子 #

因为数组的长度是固定的并且数组长度属于类型的一部分，所以数组有很多的局限性。 例如：

func arraySum(x [3]int) int{
        sum := 0
        for _, v := range x{
            sum = sum + v
        }
        return sum
    }

这个求和函数只能接受`[3]int`类型，其他的都不支持。 再比如，

a := [3]int{
         1, 2, 3}

数组a中已经有三个元素了，我们不能再继续往数组a中添加新元素了。

# 切片 #

切片（**Slice**）是一个拥有相同类型元素的可变长度的序列。它是基于数组类型做的一层封装。它非常灵活，支持自动扩容。

切片是一个引用类型，它的内部结构包含**`地址`**、**`长度`**和**`容量`**。切片一般用于快速地操作一块数据集合。

## 切片的定义 ##

声明切片类型的基本语法如下：

var name []T

其中，

*  name：表示变量名
 *  T：表示切片中的元素类型

举个例子：

func main() {
        // 声明切片类型
        var a []string              //声明一个字符串切片
        var b = []int{}             //声明一个整型切片并初始化
        var c = []bool{
         false, true} //声明一个布尔切片并初始化
        var d = []bool{
         false, true} //声明一个布尔切片并初始化
        fmt.Println(a)              //[]
        fmt.Println(b)              //[]
        fmt.Println(c)              //[false true]
        fmt.Println(a == nil)       //true
        fmt.Println(b == nil)       //false
        fmt.Println(c == nil)       //false
        // fmt.Println(c == d)   //切片是引用类型，不支持直接比较，只能和nil比较
    }

### 基于数组定义切片 ###

由于切片的底层就是一个数组，所以我们可以基于数组定义切片。

func main() {
        // 基于数组定义切片
        a := [5]int{
         55, 56, 57, 58, 59}
        b := a[1:4]                     //基于数组a创建切片，包括元素a[1],a[2],a[3]
        fmt.Println(b)                  //[56 57 58]
        fmt.Printf("type of b:%T\n", b) //type of b:[]int
    }

还支持如下方式：

c := a[1:] //[56 57 58 59]
    d := a[:4] //[55 56 57]
    e := a[:]  //[55 56 57 58 59]

### 切片再切片 ###

除了基于数组得到切片，我们还可以通过切片来得到切片。

func main() {
        //切片再切片
        a := [...]string{
         "北京", "上海", "广州", "深圳", "成都", "重庆"}
        fmt.Printf("a:%v type:%T len:%d  cap:%d\n", a, a, len(a), cap(a))
        b := a[1:3]
        fmt.Printf("b:%v type:%T len:%d  cap:%d\n", b, b, len(b), cap(b))
        c := b[1:5]
        fmt.Printf("c:%v type:%T len:%d  cap:%d\n", c, c, len(c), cap(c))
    }
    输出：
    a:[北京 上海 广州 深圳 成都 重庆] type:[6]string len:6  cap:6
    b:[上海 广州] type:[]string len:2  cap:5
    c:[广州 深圳 成都 重庆] type:[]string len:4  cap:4

**注意： 对切片进行再切片时，索引不能超过原数组的长度，否则会出现索引越界的错误。**

### 使用make()函数构造切片 ###

我们上面都是基于数组来创建的切片，如果需要动态的创建一个切片，我们就需要使用内置的**`make()`**函数，格式如下：

make([]T, size, cap)

其中：

*  T:切片的元素类型
 *  size:切片中元素的数量
 *  cap:切片的容量

举个例子：

func main() {
        a := make([]int, 2, 10)
        fmt.Println(a)      //[0 0]
        fmt.Println(len(a)) //2
        fmt.Println(cap(a)) //10
    }

上面代码中`a`的内部存储空间已经分配了10个，但实际上只用了2个。 容量并不会影响当前元素的个数，所以`len(a)`返回2，`cap(a)`则返回该切片的容量。

### 切片的本质 ###

切片的本质就是对底层数组的封装，它包含了三个信息：底层数组的指针、切片的长度（len）和切片的容量（cap）。

举个例子，现在有一个数组`a := [8]int{0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7}`，切片`s1 := a[:5]`，相应示意图如下。 ![1300537-20190505214733049-1194653431.png][]

切片`s2 := a[3:6]`，相应示意图如下： ![1300537-20190505214801159-1020930021.png][]

## 切片不能直接比较 ##

切片之间是不能比较的，我们不能使用`==`操作符来判断两个切片是否含有全部相等元素。

切片唯一合法的比较操作是和`nil`比较。 一个`nil`值的切片并没有底层数组，一个`nil`值的切片的长度和容量都是0。

但是我们不能说一个长度和容量都是0的切片一定是`nil`，例如下面的示例：

var s1 []int         //len(s1)=0;cap(s1)=0;s1==nil
    s2 := []int{}        //len(s2)=0;cap(s2)=0;s2!=nil
    s3 := make([]int, 0) //len(s3)=0;cap(s3)=0;s3!=nil

所以要判断一个切片是否是空的，要是用`len(s) == 0`来判断，不应该使用`s == nil`来判断。

## 切片的赋值拷贝 ##

下面的代码中演示了拷贝前后两个变量**共享**底层数组，对一个切片的修改会影响另一个切片的内容，这点需要特别注意。

func main() {
        s1 := make([]int, 3) //[0 0 0]
        s2 := s1             //将s1直接赋值给s2，s1和s2共用一个底层数组
        s2[0] = 100
        fmt.Println(s1) //[100 0 0]
        fmt.Println(s2) //[100 0 0]
    }

## 切片遍历 ##

切片的遍历方式和数组是一致的，支持索引遍历和`for range`遍历。

func main() {
        s := []int{
         1, 3, 5}
    
        for i := 0; i < len(s); i++ {
            fmt.Println(i, s[i])
        }
    
        for index, value := range s {
            fmt.Println(index, value)
        }
    }

## append()方法为切片添加元素 ##

Go语言的内建函数**`append()`**可以为切片动态添加元素。 每个切片会指向一个底层数组，这个数组能容纳一定数量的元素。

当底层数组不能容纳新增的元素时，切片就会自动按照一定的策略进行“扩容”，此时该切片指向的底层数组就会更换。

“扩容”操作往往发生在**`append()`**函数调用时。 举个例子：

func main() {
        //append()添加元素和切片扩容
        var numSlice []int
        for i := 0; i < 10; i++ {
            numSlice = append(numSlice, i)
            fmt.Printf("%v  len:%d  cap:%d  ptr:%p\n", numSlice, len(numSlice), cap(numSlice), numSlice)
        }
    }
    输出：
    [0]  len:1  cap:1  ptr:0xc0000a8000
    [0 1]  len:2  cap:2  ptr:0xc0000a8040
    [0 1 2]  len:3  cap:4  ptr:0xc0000b2020
    [0 1 2 3]  len:4  cap:4  ptr:0xc0000b2020
    [0 1 2 3 4]  len:5  cap:8  ptr:0xc0000b6000
    [0 1 2 3 4 5]  len:6  cap:8  ptr:0xc0000b6000
    [0 1 2 3 4 5 6]  len:7  cap:8  ptr:0xc0000b6000
    [0 1 2 3 4 5 6 7]  len:8  cap:8  ptr:0xc0000b6000
    [0 1 2 3 4 5 6 7 8]  len:9  cap:16  ptr:0xc0000b8000
    [0 1 2 3 4 5 6 7 8 9]  len:10  cap:16  ptr:0xc0000b8000

从上面的结果可以看出：

1.  **`append()`**函数将元素追加到切片的最后并返回该切片。
2.  切片numSlice的容量按照1，2，4，8，16这样的规则自动进行扩容，每次扩容后都是扩容前的2倍。

append()函数还支持一次性追加多个元素。 例如：

var citySlice []string
    // 追加一个元素
    citySlice = append(citySlice, "北京")
    // 追加多个元素
    citySlice = append(citySlice, "上海", "广州", "深圳")
    // 追加切片
    a := []string{
         "成都", "重庆"}
    citySlice = append(citySlice, a...)
    fmt.Println(citySlice) //[北京 上海 广州 深圳 成都 重庆]

## 切片的扩容策略 ##

可以通过查看`$GOROOT/src/runtime/slice.go`源码，其中扩容相关代码如下：

newcap := old.cap
    doublecap := newcap + newcap
    if cap > doublecap {
        newcap = cap
    } else {
        if old.len < 1024 {
            newcap = doublecap
        } else {
            // Check 0 < newcap to detect overflow
            // and prevent an infinite loop.
            for 0 < newcap && newcap < cap {
                newcap += newcap / 4
            }
            // Set newcap to the requested cap when
            // the newcap calculation overflowed.
            if newcap <= 0 {
                newcap = cap
            }
        }
    }

从上面的代码可以看出以下内容：

*  首先判断，如果新申请容量（cap）大于2倍的旧容量（old.cap），最终容量（newcap）就是新申请的容量（cap）。
 *  否则判断，如果旧切片的长度小于1024，则最终容量(newcap)就是旧容量(old.cap)的两倍，即（newcap=doublecap），
 *  否则判断，如果旧切片长度大于等于1024，则最终容量（newcap）从旧容量（old.cap）开始循环增加原来的1/4，即（newcap=old.cap,for \{newcap += newcap/4\}）直到最终容量（newcap）大于等于新申请的容量(cap)，即（newcap >= cap）
 *  如果最终容量（cap）计算值溢出，则最终容量（cap）就是新申请容量（cap）。

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。

## 使用copy()函数复制切片 ##

首先我们来看一个问题：

func main() {
        a := []int{
         1, 2, 3, 4, 5}
        b := a
        fmt.Println(a) //[1 2 3 4 5]
        fmt.Println(b) //[1 2 3 4 5]
        b[0] = 1000
        fmt.Println(a) //[1000 2 3 4 5]
        fmt.Println(b) //[1000 2 3 4 5]
    }

由于切片是引用类型，所以a和b其实都指向了同一块内存地址。修改b的同时a的值也会发生变化。

Go语言内建的`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

举个例子：

func main() {
        // copy()复制切片
        a := []int{
         1, 2, 3, 4, 5}
        c := make([]int, 5, 5)
        copy(c, a)     //使用copy()函数将切片a中的元素复制到切片c
        fmt.Println(a) //[1 2 3 4 5]
        fmt.Println(c) //[1 2 3 4 5]
        c[0] = 1000
        fmt.Println(a) //[1 2 3 4 5]
        fmt.Println(c) //[1000 2 3 4 5]
    }

## 从切片中删除元素 ##

Go语言中并没有删除切片元素的专用方法，我们可以使用切片本身的特性来删除元素。 代码如下：

func main() {
        // 从切片中删除元素
        a := []int{
         30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37}
        // 要删除索引为2的元素
        a = append(a[:2], a[3:]...)
        fmt.Println(a) //[30 31 33 34 35 36 37]
    }

总结一下就是：要从切片a中删除索引为`index`的元素，操作方法是`a = append(a[:index], a[index+1:]...)`

## 练习题 ##

1.请写出下面代码的输出结果。

func main() {
        var a = make([]string, 5, 10)
        for i := 0; i < 10; i++ {
            a = append(a, fmt.Sprintf("%v", i))
        }
        fmt.Println(a)
    }

2.请使用内置的`sort`包对数组`var a = [...]int{3, 7, 8, 9, 1}`进行排序。

转载于:https://www.cnblogs.com/aaronthon/p/10673841.html

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