slice 切片详解

1、slice 实现原理

        Slice又称动态数组，依托数组实现，可以方便的进行扩容、传递等，实际使用中比数组更灵活。         Slice 依托数组实现，底层数组对用户屏蔽，在底层数组容量不足时可以实现自动重分配并生成新的 Slice 。

源码包中 src/runtime/slice.go:slice 定义了 Slice 的数据结构： type slice struct {
    array unsafe.Pointer
    len   int
    cap   int
}

 从数据结构看Slice很清晰, array指针指向底层数组，len表示切片长度，cap表示底层数组容量。

1.2 使用make创建Slice

使用 make 来创建 Slice 时，可以同时指定长度和容量，创建时底层会分配一个数组，数组的长度即容量。 例如，语句 slice := make([]int, 5, 10) 所创建的 Slice ，结构如下图所示：

 

该 Slice 长度为 5 ，即可以使用下标 slice[0] ~ slice[4] 来操作里面的元素， capacity 为 10 ，表示后续向 slice 添加新的元素时可以不必重新分配内存，直接使用预留内存即可。

 

1.3 使用数组创建Slice

使用数组来创建 Slice 时， Slice 将与原数组共用一部分内存。 例如，语句 slice := array[5:7] 所创建的 Slice ，结构如下图所示： 切片从数组 array[5] 开始，到数组 array[7] 结束（不含 array[7] ），即切片长度为 2 ，数组后面的内容都作为切片的预留内存， 即capacity 为 5 。 数组和切片操作可能作用于同一块内存，这也是使用过程中需要注意的地方。

 

2、Slice 扩容

2.1、slice 扩容影响原数组

append 函数会改变 slice 所引用的数组的内容，从而影响到引用同一数组的其它 slice。
但当 slice 中没有剩余空间（即(cap-len) == 0）时，此时将动态分配新的数组空间。返回的slice 数组指针将指向这个空间，而原数组的内容将保持不变；其它引用此数组的 slice 则不受影响。

func testSlice() {var ar = [...]byte{'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g', 'h'}// 打印结果：abcdefghfmt.Printf("%s \n", ar)slice1 := ar[2:5]// 注：append 函数会改变 slice 所引用的数组的内容，从而影响到引用同一数组的其它 slice。// 但当 slice 中没有剩余空间（即(cap-len) == 0）时，此时将动态分配新的数组空间。返回的// slice 数组指针将指向这个空间，而原数组的内容将保持不变；其它引用此数组的 slice 则不受影响。slice1 = append(slice1, 'A')// 打印结果：cdeAfmt.Printf("%s \n", slice1)// 打印结果：abcdeAghfmt.Printf("%s \n", ar)
}

2.2、slice 扩容注意事项

使用 append 向 Slice 追加元素时，如果 Slice 空间不足，将会触发 Slice 扩容，扩容实际上是重新分配一块更大的内存，将原Slice数据拷贝进新 Slice ，然后返回新 Slice ，扩容后再将数据追加进去。 例如，当向一个 capacity 为 5 ，且 length 也为 5 的 Slice 再次追加 1 个元素时，就会发生扩容，如下图所示： 扩容操作只关心容量，会把原 Slice 数据拷贝到新 Slice ，追加数据由 append 在扩容结束后完成。上图可见，扩容后新的 Slice 长 度仍然是 5 ，但容量由 5 提升到了 10 ，原 Slice 的数据也都拷贝到了新 Slice 指向的数组中。

2.3、扩容容量的选择遵循以下规则：

        1、如果原Slice 容量小于 1024 ，则新 Slice 容量将扩大为原来的 2 倍；         2、如果原Slice 容量大于等于 1024 ，则新 Slice 容量将扩大为原来的 1.25 倍；

2.4、使用append()向Slice添加一个元素的实现步骤如下：

        1、假如Slice 容量够用，则将新元素追加进去， Slice.len++ ，返回原 Slice         2、原Slice 容量不够，则将 Slice 先扩容，扩容后得到新 Slice         3、将新元素追加进新Slice ， Slice.len++ ，返回新的 Slice 。

 

3、总结

        1、创建切片时可根据实际需要预分配容量，尽量避免追加过程中扩容操作，有利于提升性能；         2、切片拷贝时需要判断实际拷贝的元素个数         3、谨慎使用多个切片操作同一个数组，以防读写冲突         4、每个切片都指向一个底层数组 5、 每个切片都保存了当前切片的长度、底层数组可用容量         6、 使用 len() 计算切片长度时间复杂度为 O(1) ，不需要遍历切片         7、使用cap() 计算切片容量时间复杂度为 O(1) ，不需要遍历切片         8、通过函数传递切片时，不会拷贝整个切片，因为切片本身只是个结构体而已         9、使用append() 向切片追加元素时有可能触发扩容，扩容后将会生成新的切片

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