Go语言基础之切片

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「这是我参与11月更文挑战的第20天，活动详情查看：2021最后一次更文挑战」。

切片slice的底层数据是数组,slice是对数组的封装,它描述一个数组的片段。两者都可以通过下标来访问单个元素。数组是定长的,长度定义好之后,不能再更改。而切片则非常灵活,它可以动态地扩容。切片的类型和长度无关。数组就是一片连续的内存,slice 实际上是一个结构体,包含三个字段：长度、容量、底层数组。切片的数据结构如下图：

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go复制代码// runtime/slice.go
type slice struct {
    array unsafe.Pointer // 元素指针,指向一个数组的指针
    len   int // 当前切片的长度
    cap   int // 当前切片的容量
}

go切片结构

1 概述

  • 切片是围绕动态数组概念构建的。但是切片本身并不是动态数组，而是对底层数组的抽象。
  • 按需自动改变大小
  • 与数组相比，切片的长度可以在运行时修改
  • 切片不存具体的值，切片是一个引用类型
  • 相当于java中的ArrayList

2 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：

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go复制代码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。

3 切片的定义

::: tip 声明切片类型的基本语法
var name []T
:::

name:表示变量名 T:表示切片中的元素类型,举例如下：

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go复制代码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
}

::: tip 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。
:::

4 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。

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go复制代码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：

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

5 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。

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go复制代码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

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go复制代码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

::: warning 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。
:::

6 使用make()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，
::: tip 格式如下
make([]T, size, cap)
:::

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

举例如下

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go复制代码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。

make初始化和普通声明切片的区别

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go复制代码    //用make初始化切片,并赋值初始值
	s1:=make([]int,5,10)
	fmt.Println(s1) //[0 0 0 0 0]
	//声明切片 但是没有初始化赋值
	var s2 []int
	fmt.Println(s2==nil,s1==nil)//true false
	fmt.Println(len(s1),len(s2)) //5 0

7 切片的本质

::: tip 切片本质
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。
:::

slice_01

切片s2 := a[3:6]，相应示意图如下：

slice_02

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：

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go复制代码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

::: warning 注意
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。
:::

8 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。

8.1 一般赋值

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go复制代码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]
}

8.2 使用copy()函数复制切片

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go复制代码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：

::: tip 格式如下
copy(destSlice, srcSlice []T)

  • srcSlice: 数据来源切片
  • destSlice: 目标切片
    :::
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go复制代码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]
}

9 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遍历类似于java的增强foreach。

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go复制代码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)
	}
}

10 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

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go复制代码func main() {
	//append()添加元素和切片扩容，自动初始化切片
	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

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go复制代码[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

一次性追加多个元素

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go复制代码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]

11 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：

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go复制代码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]
}

12 切片删除元素再举例

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go复制代码    arr := [...]int{1, 3, 5, 7, 9, 11}
	//把数组arr赋值给切片s1
	s1:=arr[:]
	fmt.Println(s1)
	//打印S1的内存地址
	fmt.Printf("s1删除元素前的内存地址%p\n", s1)
	//删除s1的中的3 5 s1的结果为[1 7 9 11]
	s1=append(s1[:1],s1[3:]...)
	//打印S1的内存地址
	fmt.Printf("s1删除元素后的内存地址%p\n", s1)
	//s1删除元素的值为[1 7 9 11]
	fmt.Println(s1)
	//s1指向的数组arr的值为[1 7 9 11 9 11]
	fmt.Println(arr) //[1 7 9 11 9 11]

slice_03
::: tip 总结

  • 切片永远是不存值的（切片是指向对应一个底层数组，底层数组都是占用一块连续的内存）
  • 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:]…)
    :::

::: danger 切片的内置函数汇总

  • len 获取slice的长度
  • cap 获取slice的最大容量
  • append 向slice里面追加一个或者多个元素，然后返回一个和slice一样类型的slice
  • copy 函数copy从源slice的src中复制元素到目标dst，并且返回复制的元素的个数
    :::

本文转载自: 掘金

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