go数组Array和切片Slice全面简述理解

小灰灰 2024-04-24 14:43 5阅读 0赞

> **小聊**：本文是小白刚学习 `golang` 时候的总结，在基本学习了解之上的特性比较与讨论，go的数组有什么不同？切片又有什么好处？怎么去区分它们的使用？外加一些知识的拓展，有利于加深对 `go` 的 `Array` 和 `Slice` 的理解，敬请阅览哦！

#### 目录 ####

*  1. go 数组Array
    
     *  1.1. go Array的定义
     *  1.2. go Array的有趣之处
 *  2. go 切片Slice
    
     *  2.1. go Array的定义
     *  .2. go Slice的有趣之处
 *  3. 数组和切片的使用区别
 *  4. 拓展
    
     *  4.1. 简单理解引用
     *  4.2. go值传递、引用传递和指针传递

## 1. go 数组Array ##

#### 1.1. go Array的定义 ####

*  **基本定义方式**

var arr1 [3]int = [3]int{
        1, 2, 3}
    var arr2 = [3]int{
        1, 2, 3}	 // 可省去前面[3]int，var会自动识别类型
    arr3 := [3]int{
        1, 2, 3}      //局部定义（函数内）
    arr4 := [...]int{
        1, 2, 3}    //初始化后会自动计算数组长度并给它，所以无区别
    arr5 := [...]int{
        1: 1, 5: 5} //指定索引序号初始化赋值，其它索引处是int的默认值0
    arr6 := [...]struct {
        
        name string
    }{
        {
        name: "Alice"}} //结构体数组，也必须在初始化时赋予初始，可省略属性名name（注意，这是一个匿名结构体）
    var arr7 *[3]int = &[3]int{
        } // 数组指针
    var arr8 [3]*int = [3]*int{
        } // 指针数组

*  **多维数组**

arr := [2][2]int{
        {
        1, 2}, {
        3, 4}}
    brr := [...][2]int{
        {
        1, 2}, {
        3, 4}, {
        5, 6}}

#### 1.2. go Array的有趣之处 ####

**（1）`go` 的 `Array` 数组一般使用和其它语言无异，但在类型定义上有个很大的不同：数组初始化的长度也作为组成数组类型的一部分。就比如说，`var arr [2]int` 和 `var brr [3]int` 是不同的类型。**

package main
    
    import "fmt"
    
    func main() {
        
    	var arr [2]int = [2]int{
        }
    	var brr [3]int = [3]int{
        }
    
    	// 输出他们的类型
    	fmt.Printf("arr: %T\n", arr) // arr: [2]int
    	fmt.Printf("brr: %T\n", brr) // brr: [3]int
    }

**（2）`go` 支持 使用 `==` 和 `!=` 来比较两个数组。我们知道，`go` 数组是值类型，初始化时已经是一个固定长度的数据序列，被保存在内存中。所以 `go` 也可以不用遍历就直接 `Println` 输出整个数组的值。至此，那么它可以直接被比较不就也很好理解了么。当然，不同类型之间无法进行比较，会编译报错，比如 `var a [2]int` 和 `var d [3]int`**

package main
    
    import "fmt"
    
    func main() {
        
    	a := [2]int{
        1, 2}
    	b := [2]int{
        1, 2}
    	c := [2]int{
        3, 4}
    	// d := [3]int{1, 2}
    
    	if a == b {
        
    		fmt.Println("a == b") // 输出：a == b
    	} else {
        
    		fmt.Println("a != b")
    	}
    
    	if a == c {
        
    		fmt.Println("a == c")
    	} else {
        
    		fmt.Println("a != c") // 输出：a != c
    	}
    	// 编译报错
    	// if a == d {
        
    	// 	fmt.Println("a == d")
    	// } else {
        
    	// 	fmt.Println("a != d")
    	// }
    }

## 2. go 切片Slice ##

#### 2.1. go Array的定义 ####

*  **基本定义方式**

package main
    import "fmt"
    
    func main() {
        
    	// 创建切片方式
    	s1 := []int{
        }
    	fmt.Printf("s1: %v, 类型: %T\n", s1, &s1)                       // s1: [], 类型: *[]int
    	var s2 []int = make([]int, 2)
    	fmt.Printf("s2: %v, len: %v, cap: %v\n", s2, len(s2), cap(s2)) // s2: [0 0], len: 2, cap: 2
    	var s3 []int = make([]int, 2, 4)
    	fmt.Printf("s3: %v, len: %v, cap: %v\n", s3, len(s3), cap(s3)) // s3: [0 0], len: 2, cap: 4
    
    	// 利用数组进行切片初始化
    	arr := [...]int{
        0, 1, 2, 3, 4}
    	var s4 []int = arr[0:2]
    	fmt.Printf("s4: %v\n", s4) //s4: [0 1]
    	var s5 []int = arr[:2]
    	fmt.Printf("s5: %v\n", s5) //s5: [0 1]
    	var s6 []int = arr[2:]
    	fmt.Printf("s6: %v\n", s6) //s6: [2 3 4]
    	var s7 []int = arr[:]
    	fmt.Printf("s7: %v\n", s7) //s7: [0 1 2 3 4]
    }

在数组的基础上初始化切片的操作：

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>操作</th> 
   <th>含义</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>var s int[] := arr[n]</td> 
   <td>切片s中索引位置为n的项</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>var s int[] := arr[:]</td> 
   <td>从切片s的索引位置0到 len(s)-1处所获得的切片</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>var s int[] := arr[low:]</td> 
   <td>从切片s的索引位置low到len(s)-1处所获得的切片</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>var s int[] := arr[:high]</td> 
   <td>从切片s 的索引位置О到 high 处所获得的切片，len=high</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>var s int[] := arr[low:high]</td> 
   <td>从切片s的索引位置low到high 处所获得的切片，len=high-low</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>var s int[] := arr[low:high:max]</td> 
   <td>从切片s 的索引位置 low到high 处所获得的切片，len=high-low，cap=max-low</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

*  **切片数组**

package main
    
    import "fmt"
    
    func main() {
        
    	s8 := make([][]int, 2, 4)
    	fmt.Printf("s8: %v, len: %v, cap: %v\n", s8, len(s8), cap(s8)) // s8: [[] []], len: 2, cap: 4
    	s9 := [][]int{
        
    		[]int{
        1, 2},
    		[]int{
        3, 4},
    	}
    	fmt.Printf("s9: %v, len: %v, cap: %v\n", s9, len(s9), cap(s9)) // s9: [[1 2] [3 4]], len: 2, cap: 2
    }

#### 2.2. go Slice的有趣之处 ####

> 因为 切片是 `go` 独有的定义，内容会详细一点，我们先介绍它，然后再说怎么用，顺便讲原理，还会说到它和数组的关系。
> 
> 大家都应该简单了解过切片，这里总结一下。  
> slice 类似于数组，可以很像数组一样使用，相比最明显的不同：它是动态数组，`append` 追加元素时可以自动增长。诶，有同学就会说这不就类似于Java的集合、Python 的 列表嘛。确实，语言都有共通性，但它还是有它的特点。

*  **（1）`Slice` 根据内部策略分配长度和容量，然后实现变长方案，因此，切片可以作为一个可变的数组使用。**

s := []int{
        1, 2}
    fmt.Printf("s: %v, len: %v, cap: %v\n", s, len(s), cap(s)) // s: [1 2], len: 2, cap: 2
    s = append(s, 3)
    fmt.Printf("s: %v, len: %v, cap: %v\n", s, len(s), cap(s)) // s: [1 2 3], len: 3, cap: 4

*  **（2）切片是引用类型，不是值类型，它是数组 `Array` 的一个引用。这个很重要，有关于自身的特性和与 `Array` 的联系。**

> 什么是引用类型，和指针类似但不是指针，学过 `c++` 好理解，就是它可以使用类似于指针的方式去操作数组，为什么是操作数组？因为切片初始化的时候底层就是数组。所以我们定义切片时，可以在数组的基础上定义切片类型，而这个切片实际操作的就是那个数组，因为切片是引用类型，它引用了这个数组。如果我们这个时候要对这个切片内的元素进行修改，它将会影响数组的内容，因为它们的内存物理地址是一样的。当然，我们使用 `make` 的方式创建的切片是新的数组啦。不过在固长的数组上初始化切片还是有限制的，后面会有介绍。【戳这里：什么是引用类型】

package main
    import "fmt"
    
    func main() {
        
    	// 我们举个数组初始化的例子
    	arr := [3]int{
        1, 1, 1}
    	fmt.Printf("初始数组arr : %v\n", arr) // 初始数组arr : [1 1 1]
    	s := arr[:]
    	fmt.Printf("初始化后的切片s2 : %v\n", s) // 初始化后的切片s2 : [1 1 1]
    	s[0] = 2
    	fmt.Printf("修改后的切片s2 : %v\n", arr)  // 修改后的切片s2 : [2 1 1]
    	fmt.Printf("修改后的数组arr : %v\n", arr) // 修改后的数组arr : [2 1 1]
    	// 然而我们再来打印索引为0的地址确认一下：
    	fmt.Printf("数组arr索引为0的地址: %p\n", &arr[0]) // 数组arr索引为0的地址: 0xc000016150
    	fmt.Printf("切片s2索引为0的地址: %p\n", &s[0])    // 切片s2索引为0的地址: 0xc000016150
    }

*  **切片定义时的参数有 `[]type`，`len` 和 `cap`。比如：`var s []int = make([]int, 2, 4)`。**

> 如果不设置 `cap` 的话默认和 `len` 的值一样。关于长度 `len`、容量 `cap` 和源码的加长策略之间的关系，一句话：当切片 `append` 元素之后长度超过 `cap`，就会触发扩容，扩容机制源码解释正常情况是：当目前总容量小于1024时，一次触发扩容的是增加1倍当前 cap 大小，当超过1024时，一次触发扩容的是增加0.25倍当前 `cap` 大小。

package main
    import "fmt"
    
    func main() {
        
    	s := make([]int, 2)
    	fmt.Println("初始切片情况：")
    	fmt.Printf("val: %v\nlen(s): %v，cap(s): %v\n", s, len(s), cap(s)) // len(s): 2，cap(s): 2
    	fmt.Println("第一次扩容：")
    	s = append(s, 100, 200)
    	fmt.Printf("val: %v\nlen(s): %v，cap(s): %v\n", s, len(s), cap(s)) // len(s): 4，cap(s): 4
    	fmt.Println("第二次扩容：")
    	s = append(s, 300, 400)
    	fmt.Printf("val: %v\nlen(s): %v，cap(s): %v\n", s, len(s), cap(s)) // len(s): 6，cap(s): 8
    	fmt.Println("第三次扩容：")
    	s = append(s, 500, 600, 700)
    	fmt.Printf("val: %v\nlen(s): %v，cap(s): %v\n", s, len(s), cap(s)) // len(s): 9，cap(s): 16
    }

*  **在数组的基础上初始化切片时，不能超出原数组固长限制。即 `0 <= len(slice) <= len(array)`，其中 `array` 是 `slice` 引用的数组。**

> 在上面的知识中我们已经知道，在数组的基础上去初始化切片，该切片就是原数组的引用，他们共享操作数据。  
> 那么就会有这样一个问题：我切片理论是可以无限扩容增长的，但是数组不是可变的呀，所以基于数组初始化的时候长度的范围是多少？切片增加数据的时候会不会受数组固定长度的限制呢？  
> 答案是：初始化切片长度 `len` 最大为数组长度；切片扩容不会受限制，扩容的的区域是新开辟的空间，独属于切片使用。使用 `a := []int{}` 或者 `a := make([]int, 0)` 的方式就正常，因为他们是创建新的底层数组，没有初始化固长限制。

package main
    
    import "fmt"
    
    func main() {
        
    	arr := [4]int{
        1, 2}
    	fmt.Printf("数组arr：val: %v，len(s): %v，cap(s): %v\n", arr, len(arr), cap(arr))
    	var s []int = arr[:]
    	fmt.Printf("切片s：val: %v，len(s): %v，cap(s): %v\n", s, len(s), cap(s)) 
    	s = append(s, 3, 4)
    	fmt.Printf("扩容后：切片s：val: %v，len(s): %v，cap(s): %v\n", s, len(s), cap(s))         
    	fmt.Printf("扩容后：数组arr：val: %v，len(s): %v，cap(s): %v\n", arr, len(arr), cap(arr)) 
    }
    
    // 输出
    数组arr：val: [1 2 0 0]，len(s): 4，cap(s): 4
    切片s：val: [1 2 0 0]，len(s): 4，cap(s): 4
    扩容后：切片s：val: [1 2 0 0 3 4]，len(s): 6，cap(s): 8
    扩容后：数组arr：val: [1 2 0 0]，len(s): 4，cap(s): 4

## 3. 数组和切片的使用区别 ##

> 通过上面的知识梳理，说到区别这块差不多能想到、理解下面的问题和例子了。

*  **数组与数组之间的赋值是复制整个数组数据，切片与数组或者切片与切片是复制引用，不复制整个数据**；`Java` 的数组赋值却是拷贝引用

package main
    import "fmt"
    
    func main() {
        
    	arr := [3]int{
        1, 2, 3}
    	brr := arr
    	fmt.Printf("arr[0]的地址: %p\n", &arr[0]) // arr[0]的地址: 0xc000016150
    	fmt.Printf("brr[0]的地址: %p\n", &brr[0]) // brr[0]的地址: 0xc000016168
    	slice1 := make([]int, 5)
    	slice2 := slice1
    	fmt.Printf("slice1[0]的地址: %p\n", &slice1[0]) // slice1[0]的地址: 0xc000010480
    	fmt.Printf("slice2[0]的地址: %p\n", &slice2[0]) // slice2[0]的地址: 0xc000010480
    }

*  **同理，函数传参时数组时值传递，切片是引用传递，所以大部分情况下使用切片（当然指针也行）会节约很多内存的消耗**

package main
    import "fmt"
    
    func change1(arr [5]int) [5]int {
        
    	for i := 0; i < 5; i++ {
        
    		arr[i] = i
    	}
    	return arr
    }
    
    func change2(s []int) []int {
        
    	for i := 0; i < 5; i++ {
        
    		s[i] = i
    	}
    	return s
    }
    
    func main() {
        
    	arr := [5]int{
        }
    	slice := make([]int, 5)
    	fmt.Printf("初始值：arr: %v\n", arr)     // 初始值：arr: [0 0 0 0 0]
    	fmt.Printf("初始值：slice: %v\n", slice) // 初始值：slice: [0 0 0 0 0]
    	change1(arr)
    	change2(slice)
    	fmt.Printf("修改后值：arr: %v\n", arr)     // 修改后值：arr: [0 0 0 0 0]
    	fmt.Printf("修改后值：slice: %v\n", slice) // 修改后值：slice: [0 1 2 3 4]
    }

## 拓展 ##

#### 4.1. 简单理解引用 ####

> 定义：引用类型 由类型的实际值引用（类似于指针）表示的数据类型。如果为某个变量分配一个引用类型)，则该变量将引用（或“指向”）原始值。不创建任何副本。引用类型包括类、接口、委托和装箱值类型。
> 
> 因为指针本身也是一种引用，本来指针和引用可以合并讨论。但由于引用屏蔽了实现细节，使得程序员不一定知道对引用的操作，作用的具体是哪一部分，也就比透明的指针多了更多的意外情况需要指出。

> 我举个简单点的例子：“一个班里，当老师要让某个同学起来回答问题，那让大家怎么知道是哪个同学？一：叫他的名字；二：用教鞭指着他。”  
> 那么，所有同学是内存数据，这里的名字就是指引用，教鞭就是指针。区别就是，当我要操作内存时，引用是初始化时给目标内存取好的名字，固定了就是他，而指针就是指向内存数据的物理位置，指向哪里就代表要访问哪里的数据，不过指针可以移动，指向不同内存地址拿不同的数据，而引用不行，就像名字一样初始化生出来就固定了。但是他们的作用都类似，就是找到目标数据。【戳这里跳回去】

#### 4.2. go值传递、引用传递和指针传递 ####

> 以调用方法的传参为例：
> 
> **值传递**：拷贝了值，修改形参的值，也不会影响原来的值。
> 
> **引用传递**：拷贝了引用的信息，但底层的内存数据没有拷贝，操作的是同一数据。
> 
> **指针传递**：拷贝了指针指向的物理地址，操作同一物理地址的值。
> 
> 注意：由于 Go 不允许对指针进行运算，不存在意外改变指针的情况。而如果是给指针赋新的值，后续的修改当然不再影响旧值指向的值。由于指针的机制透明，这点很好理解。

#### 随笔 ####

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