golang中的切片

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在go中切片的底层是数组，所以切片的数据连续存储在数组的数据结构中。如果底层的数组满了，切片还需要添加元素的话，底层数组就需要扩容。如果底层数组几乎为空时，就会缩容。

在切片内部其包含一个指向底部数组的指针、切片的长度、切片的容量。长度是指切片包含的元素树，容量底层数组中的元素数。

我们先看个例子：

s := make([]int, 2, 4)

我们初始化一个长度为2，容量为4的切片。长度是必选的，容量可选。当不指定容量时，容量和长度相同，也就是底层数组的长度。

因为长度为2，所以go只初始化了2个元素。我们可以打印下看下结果：

package main

import "fmt"

func main() {
	s := make([]int, 2, 4)
	fmt.Printf("s：%v，len(s)：%d，cap(s)：%d\n",
		s, len(s), cap(s))
}

go run 4.go
s：[0 0]，len(s)：2，cap(s)：4

下面我们把s[1]设置为1，所以s的第二个元素会被更新为1，s的长度和容量不会变化

我们看下执行结果：

package main

import "fmt"

func main() {
	s := make([]int, 2, 4)
	s[1] = 1
	fmt.Printf("s：%v，len(s)：%d，cap(s)：%d\n",
		s, len(s), cap(s))
}

go run 4.go
s：[0 1]，len(s)：2，cap(s)：4

但是当我们设置s[2] = 1时会报错，像下面这样：

go run 4.go
panic: runtime error: index out of range [2] with length 2

但是我们的容量是4，也就是底层数组还有2个空闲元素。那我们该如何给剩下的元素赋值呢？

我们可以使用go的内置函数append，他可以将元素追加到切片的末尾。它可以追加一个元素到切片末尾：

s = append(s, 1)

也可以追加多个元素到切片末尾：

s = append(s, 1, 2)
s = append(s, []int{1, 2}...)

还有一种比较特殊的情况，将字符串追加到字节切片末尾：

s = append([]byte("hello"), "world"...)

现在我们执行append(s, 2)，将元素2追加到s[1]后面，我们会得到下面的结果

切片的长度变成了3，容量还是4:

package main

import "fmt"

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

go run 4.go
s：[0 1 2]，len(s)：3，cap(s)：4

现在我们如果直接添加3个元素进去，像下面这样：

s = append(s, 1, 2, 3)

我们会得到下面的结果：

package main

import "fmt"

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

go run 4.go
s：[0 1 2 1 2 3]，len(s)：6，cap(s)：8

我们发现现在元素的长度变成了6个，这个很好理解，因为我们总共添加了6个元素。但是切片的容量为什么会是8呢？

这是因为当我们添加第5个元素时，发现已经超过切片的容量了。这个时候会触发扩容，会将容量加倍，然后复制所有元素创建另一个数组。然后会把剩下的2和3插进去。

扩容机制：如果不到1024个元素，会成倍扩容；超过1024个元素，按25%扩容

切片中还提供了一种半开区间的赋值方式，保留第一个索引，排除第二个索引，像下面这样：

package main

import "fmt"

func main() {
	s := make([]int, 2, 4)
	s[1] = 1
	s = append(s, 2)
	s = append(s, 1, 2, 3)
	fmt.Printf("s：%v，len(s)：%d，cap(s)：%d\n",
		s, len(s), cap(s))
	s2 := s[1:2] // 这里重新赋值给s2
	fmt.Printf("s2：%v，len(s2)：%d，cap(s2)：%d\n",
		s2, len(s2), cap(s2))
}

go run 4.go
s：[0 1 2 1 2 3]，len(s)：6，cap(s)：8
s2：[1]，len(s2)：1，cap(s2)：7

切片s和s2此时是引用同一个底层数组的，但是由于s2是从1开始，所以容量变成了7

这时如果我们修改了s2[0]或者s[1]，实际上他们指向的是底层数组的同一个元素。所以s2[0]或者s[1]都会被修改掉。

package main

import "fmt"

func main() {
	s := make([]int, 2, 4)
	s[1] = 1
	s = append(s, 2)
	s = append(s, 1, 2, 3)
	s2 := s[1:2]
	s2[0] = 8 // 这里
	fmt.Printf("修改俩切片指向的同一个元素：s：%v，len(s)：%d，cap(s)：%d)----s2：%v，len(s2)：%d，cap(s2)：%d\n",
		s, len(s), cap(s), s2, len(s2), cap(s2))
}

go run 4.go
修改俩切片指向的同一个元素：s：[0 8 2 1 2 3]，len(s)：6，cap(s)：8)----s2：[8]，len(s2)：1，cap(s2)：7

接着我们继续往s2中插入一个元素，看看会发生什么：

package main

import "fmt"

func main() {
	s := make([]int, 2, 4)
	s[1] = 1
	s = append(s, 2)
	s = append(s, 1, 2, 3)
	s2 := s[1:2]
	s2[0] = 8
	// 插入元素6
	s2 = append(s2, 6)
	fmt.Printf("往s2插入一个元素：s：%v，len(s)：%d，cap(s)：%d----s2：%v，len(s2)：%d，cap(s2)：%d\n",
		s, len(s), cap(s), s2, len(s2), cap(s2))
}

go run 4.go
往s2插入一个元素：s：[0 8 6 1 2 3]，len(s)：6，cap(s)：8----s2：[8 6]，len(s2)：2，cap(s2)：7

我们可以看到s2[1]的元素写进去了，长度变为2。但是s2的长度并没有变化，s2[2]的元素却被修改为了6。这是因为往s2插入元素时并没有超过s2的容量，所以还是共用同一个底层数组。

那现在我们继续往s2中添加6个元素，看看超出容量后的底层数组会是什么样的：

package main

import "fmt"

func main() {
	s := make([]int, 2, 4)
	s[1] = 1
	s = append(s, 2)
	s = append(s, 1, 2, 3)
	s2 := s[1:2]
	s2[0] = 8
	s2 = append(s2, 6)
	// 继续插入6个元素
	s2 = append(s2, 7)
	s2 = append(s2, 8)
	s2 = append(s2, 9)
	s2 = append(s2, 10)
	s2 = append(s2, 11)
	s2 = append(s2, 12)
	fmt.Printf("继续往s2插入6个元素：s：%v，len(s)：%d，cap(s)：%d----s2：%v，len(s2)：%d，cap(s2)：%d\n",
		s, len(s), cap(s), s2, len(s2), cap(s2))
}

go run 4.go
继续往s2插入6个元素：s：[0 8 6 7 8 9]，len(s)：6，cap(s)：8----s2：[8 6 7 8 9 10 11 12]，len(s2)：8，cap(s2)：14

我们来分析下上面的例子：

1. 当我们往s2插入7的时候，此时s2的长度变为3，容量还是7。s[3]对应也被修改。
2. 当我们往s2插入8的时候，此时s2的长度变为4，容量还是7。s[4]对应也被修改。
3. 当我们往s2插入9的时候，此时s2的长度变为5，容量还是7。s[5]对应也被修改。
4. 当我们往s2插入10的时候，此时s2的长度变为6，容量还是7。s[6]对应也被修改。
5. 当我们往s2插入11的时候，此时s2的长度变为7，容量还是7。因为s切片长度为6，所以没有变化。
6. 当我们往s2插入12的时候，此时s2超过s2的容量引发扩容，底层数组被复制，s2指向一个新的容量为14的数组。因为s长度小于容量，所以还是指向原来的数组。

我们可以通过下面的图片，增加更清晰的认识。