Go語言基礎之切片
Go語言基礎之切片
本文主要介紹Go語言中切片（slice）及它的基本使用。
引子
因為數組的長度是固定的並且數組長度屬於類型的一部分，所以數組有很多的局限性。 例如：
func arraySum(x [3]int) int{ sum := 0 for _, v := range x{ sum = sum + v } return sum }
這個求和函數只能接受[3]int類型，其他的都不支持。 再比如，
a := [3]int{1, 2, 3}
數組a中已經有三個元素了，我們不能再繼續往數組a中添加新元素了。
切片
切片（Slice）是一個擁有相同類型元素的可變長度的序列。它是基於數組類型做的一層封裝。它非常靈活，支持自動擴容。
切片是一個引用類型，它的內部結構包含地址、長度和容量。切片一般用於快速地操作一塊數據集合。
切片的定義
聲明切片類型的基本語法如下：
var name []T
其中，
- name:表示變量名
- T:表示切片中的元素類型
舉個例子：
func main() { // 聲明切片類型 var a []string //聲明一個字符串切片 var b = []int{} //聲明一個整型切片並初始化 var c = []bool{false, true} //聲明一個布爾切片並初始化 var d = []bool{false, true} //聲明一個布爾切片並初始化 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) //切片是引用類型，不支持直接比較，只能和nil比較 }
基於數組定義切片
由於切片的底層就是一個數組，所以我們可以基於數組定義切片。
func main() { // 基於數組定義切片 a := [5]int{55, 56, 57, 58, 59} b := a[1:4] //基於數組a創建切片，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 }
還支持如下方式：
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
除了基於數組得到切片，我們還可以通過切片來得到切片。
func main() { //切片再切片 a := [...]string{"北京", "上海", "廣州", "深圳", "成都", "重慶"} 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)) } 輸出： a:[北京 上海 廣州 深圳 成都 重慶] type:[6]string len:6 cap:6 b:[上海 廣州] type:[]string len:2 cap:5 c:[廣州 深圳 成都 重慶] type:[]string len:4 cap:4
註意： 對切片進行再切片時，索引不能超過原數組的長度，否則會出現索引越界的錯誤。
使用make()函數構造切片
我們上面都是基於數組來創建的切片，如果需要動態的創建一個切片，我們就需要使用內置的make()函數，格式如下：
make([]T, size, cap)
其中：
- T:切片的元素類型
- size:切片中元素的數量
- cap:切片的容量
舉個例子：
func main() { a := make([]int, 2, 10) fmt.Println(a) //[0 0] fmt.Println(len(a)) //2 fmt.Println(cap(a)) //10 }
上面代碼中a的內部存儲空間已經分配了10個，但實際上只用了2個。 容量並不會影響當前元素的個數，所以len(a)返回2，cap(a)則返回該切片的容量。
切片的本質
切片的本質就是對底層數組的封裝，它包含了三個信息：底層數組的指針、切片的長度（len）和切片的容量（cap）。
舉個例子，現在有一個數組a := [8]int{0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7}，切片s1 := a[:5]，相應示意圖如下。 
切片s2 := a[3:6]，相應示意圖如下： 
切片不能直接比較
切片之間是不能比較的，我們不能使用==操作符來判斷兩個切片是否含有全部相等元素。 切片唯一合法的比較操作是和nil比較。 一個nil值的切片並沒有底層數組，一個nil值的切片的長度和容量都是0。但是我們不能說一個長度和容量都是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
所以要判斷一個切片是否是空的，要是用len(s) == 0來判斷，不應該使用s == nil來判斷。
切片的賦值拷貝
下面的代碼中演示了拷貝前後兩個變量共享底層數組，對一個切片的修改會影響另一個切片的內容，這點需要特別註意。
func main() { s1 := make([]int, 3) //[0 0 0] s2 := s1 //將s1直接賦值給s2，s1和s2共用一個底層數組 s2[0] = 100 fmt.Println(s1) //[100 0 0] fmt.Println(s2) //[100 0 0] }
切片遍歷
切片的遍歷方式和數組是一致的，支持索引遍歷和for range遍歷。
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()方法為切片添加元素
Go語言的內建函數append()可以為切片動態添加元素。 每個切片會指向一個底層數組，這個數組能容納一定數量的元素。當底層數組不能容納新增的元素時，切片就會自動按照一定的策略進行“擴容”，此時該切片指向的底層數組就會更換。“擴容”操作往往發生在append()函數調用時。 舉個例子：
func main() { //append()添加元素和切片擴容 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) } } 輸出： [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
從上面的結果可以看出：
append()函數將元素追加到切片的最後並返回該切片。- 切片numSlice的容量按照1，2，4，8，16這樣的規則自動進行擴容，每次擴容後都是擴容前的2倍。
append()函數還支持一次性追加多個元素。 例如：
var citySlice []string // 追加一個元素 citySlice = append(citySlice, "北京") // 追加多個元素 citySlice = append(citySlice, "上海", "廣州", "深圳") // 追加切片 a := []string{"成都", "重慶"} citySlice = append(citySlice, a...) fmt.Println(citySlice) //[北京 上海 廣州 深圳 成都 重慶]
切片的擴容策略
可以通過查看$GOROOT/src/runtime/slice.go源碼，其中擴容相關代碼如下：
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 } } }
從上面的代碼可以看出以下內容：
- 首先判斷，如果新申請容量（cap）大於2倍的舊容量（old.cap），最終容量（newcap）就是新申請的容量（cap）。
- 否則判斷，如果舊切片的長度小於1024，則最終容量(newcap)就是舊容量(old.cap)的兩倍，即（newcap=doublecap），
- 否則判斷，如果舊切片長度大於等於1024，則最終容量（newcap）從舊容量（old.cap）開始循環增加原來的1/4，即（newcap=old.cap,for {newcap += newcap/4}）直到最終容量（newcap）大於等於新申請的容量(cap)，即（newcap >= cap）
- 如果最終容量（cap）計算值溢出，則最終容量（cap）就是新申請容量（cap）。
需要註意的是，切片擴容還會根據切片中元素的類型不同而做不同的處理，比如int和string類型的處理方式就不一樣。
使用copy()函數復制切片
首先我們來看一個問題：
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] }
由於切片是引用類型，所以a和b其實都指向了同一塊內存地址。修改b的同時a的值也會發生變化。
Go語言內建的copy()函數可以迅速地將一個切片的數據復制到另外一個切片空間中，copy()函數的使用格式如下：
copy(destSlice, srcSlice []T)
其中：
- srcSlice: 數據來源切片
- destSlice: 目標切片
舉個例子：
func main() { // copy()復制切片 a := []int{1, 2, 3, 4, 5} c := make([]int, 5, 5) copy(c, a) //使用copy()函數將切片a中的元素復制到切片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]
}
從切片中刪除元素
Go語言中並沒有刪除切片元素的專用方法，我們可以使用切片本身的特性來刪除元素。 代碼如下：
func main() { // 從切片中刪除元素 a := []int{30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37} // 要刪除索引為2的元素 a = append(a[:2], a[3:]...) fmt.Println(a) //[30 31 33 34 35 36 37] }
總結一下就是：要從切片a中刪除索引為index的元素，操作方法是a = append(a[:index], a[index+1:]...)
練習題
1.請寫出下面代碼的輸出結果。
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.請使用內置的sort包對數組var a = [...]int{3, 7, 8, 9, 1}進行排序。
Go語言基礎之切片