06go切片

go切片

1、 什么是切片

Go 语言切片是对数组的抽象。
Go 数组的长度不可改变，在特定场景中这样的集合就不太适用，Go中提供了一种灵活，功能强悍的内置类型切片("动态数组"),与数组相比切片的长度是不固定的，可以追加元素，在追加时可能使切片的容量增大。

切片是一种方便、灵活且强大的包装器。切片本身没有任何数据。它们只是对现有数组的引用。

切片与数组相比，不需要设定长度，在[]中不用设定值，相对来说比较自由

从概念上面来说slice像一个结构体，这个结构体包含了三个元素：

1. 指针，指向数组中slice指定的开始位置
2. 长度，即slice的长度
3. 容量（最大长度），也就是slice开始位置到数组的最后位置的长度

2、定义切片

声明切片类型的基本语法如下：

var name []T
//与数组定义稍有不同

其中，

• name:表示变量名
• T:表示切片中的元素类型

举例：

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
}

3 、于 关于 nil 的认识

当你声明了一个变量 , 但却还并没有赋值时 , golang 中会自动给你的变量赋值一个默认零
值。这是每种类型对应的零值。

bool -> false
numbers -> 0
string-> ""
pointers -> nil
slices -> nil
maps -> nil
channels -> nil
functions -> nil
interfaces -> nil

4、切片的循环遍历

切片的循环遍历和数组一样。

var a = []string{"北京", "上海", "深圳"}
// 方法 1：for 循环遍历
for i := 0; i < len(a); i++ {
	fmt.Println(a[i])
}

// 方法 2：for range 遍历
for index, value := range a {
	fmt.Println(index, value)
}

5、切片的长度和容量

切片拥有自己的长度和容量，我们可以通过使用内置的len()函数求长度，使用内置的cap()函数求切片的容量。

package main

import (
	"fmt"
)
func main() {
	a := [5]int{1, 2, 3, 4, 5}
	s := a[1:3]  // s := a[low:high]

	var b = []int{1,3,4,5,6,7,8}
	fmt.Printf("s:%v len(s):%v cap(s):%v
", s, len(s), cap(s)) 
    //s:[2 3] len(s):2 cap(s):4
	fmt.Println(cap(b), len(b))  // 7 7
}

6 、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
", 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 58]
e := a[:] //[55 56 57 58 59]

7 、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
", a, a, len(a), cap(a))
	b := a[1:3]
	fmt.Printf("b:%v type:%T len:%d cap:%d
", b, b, len(b), cap(b))
	c := b[1:5]
	fmt.Printf("c:%v type:%T len:%d cap:%d
", 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。

8、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。

切片s2 := a[3:6]，
相应示意图如下：

9、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。

10、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。

11 、 切片是引用数据类型-- 注意 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]
}

12、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。 可以一次添加一个元素，可以添加多个元素，也可以添加另一个切片中的元素（后面加…）。

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
个数组的容量够用就添加新增元素。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，所以我们通常都需要用原变量接收 append 函数的返回值。

func main(){
	var s []int
	s = append(s, 1)        // [1]
	s = append(s, 2, 3, 4)  // [1 2 3 4]
	s2 := []int{5, 6, 7}  
	s = append(s, s2...)    // [1 2 3 4 5 6 7]
}

注意：通过var声明的零值切片可以在append()函数直接使用，无需初始化。

var s []int
s = append(s, 1, 2, 3)

没有必要像下面的代码一样初始化一个切片再传入append()函数使用，

s := []int{}  // 没有必要初始化
s = append(s, 1, 2, 3)

var s = make([]int)  // 没有必要初始化
s = append(s, 1, 2, 3)

每个切片会指向一个底层数组，这个数组的容量够用就添加新增元素。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，所以我们通常都需要用原变量接收append函数的返回值。

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
", 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]

13、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。

14、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]
}

15、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。

package main

import (
	"fmt"
	"sort"
)
func main() {
	var a = [...]int{3, 7, 8, 9, 1}
	sort.Ints(a[:])
	fmt.Println(a)

	//降序排列
	sort.Sort(sort.Reverse(sort.IntSlice(a[:])))
	fmt.Println(a)
}