Go 语言切片是如何扩容的？

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在 Go 语言中，有一个很常用的数据结构，那就是切片（Slice）。
切片是一个拥有相同类型元素的可变长度的序列，它是基于数组类型做的一层封装。它非常灵活，支持自动扩容。
切片是一种引用类型，它有三个属性：指针，长度和容量。

底层源码定义如下：

1. type slice struct {
2.     array unsafe.Pointer
3.     len   int
4.     cap   int
5. }

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• 指针： 指向 slice 可以访问到的第一个元素。
  
• 长度： slice 中元素个数。
  
• 容量： slice 起始元素到底层数组最后一个元素间的元素个数。
  

比如使用 make([]byte, 5) 创建一个切片，它看起来是这样的：

声明和初始化

切片的使用还是比较简单的，这里举一个例子，直接看代码吧。

1. func main() {
2.     var nums []int  // 声明切片
3.     fmt.Println(len(nums), cap(nums)) // 0 0
4.     nums = append(nums, 1)   // 初始化
5.     fmt.Println(len(nums), cap(nums)) // 1 1
7.     nums1 := []int{1,2,3,4}    // 声明并初始化
8.     fmt.Println(len(nums1), cap(nums1))    // 4 4
10.     nums2 := make([]int,3,5)   // 使用make()函数构造切片
11.     fmt.Println(len(nums2), cap(nums2))    // 3 5
12. }

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扩容时机

当切片的长度超过其容量时，切片会自动扩容。这通常发生在使用 append 函数向切片中添加元素时。
扩容时，Go 运行时会分配一个新的底层数组，并将原始切片中的元素复制到新数组中。然后，原始切片将指向新数组，并更新其长度和容量。
需要注意的是，由于扩容会分配新数组并复制元素，因此可能会影响性能。如果你知道要添加多少元素，可以使用 make 函数预先分配足够大的切片来避免频繁扩容。
接下来看看 append 函数，签名如下：

1. func Append(slice []int, items ...int) []int

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append 函数参数长度可变，可以追加多个值，还可以直接追加一个切片。使用起来比较简单，分别看两个例子：
追加多个值：

1. package main
3. import "fmt"
5. func main() {
6.     s := []int{1, 2, 3}
7.     fmt.Println("初始切片:", s)
9.     s = append(s, 4, 5, 6)
10.     fmt.Println("追加多个值后的切片:", s)
11. }

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输出结果为：

1. 初始切片: [1 2 3]
2. 追加多个值后的切片: [1 2 3 4 5 6]

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再来看一下直接追加一个切片：

1. package main
3. import "fmt"
5. func main() {
6.     s1 := []int{1, 2, 3}
7.     fmt.Println("初始切片:", s1)
9.     s2 := []int{4, 5, 6}
10.     s1 = append(s1, s2...)
11.     fmt.Println("追加另一个切片后的切片:", s1)
12. }

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输出结果为：

1. 初始切片: [1 2 3]
2. 追加另一个切片后的切片: [1 2 3 4 5 6]

复制代码

再来看一个发生扩容的例子：

1. package main
3. import "fmt"
5. func main() {
6.     s := make([]int, 0, 3) // 创建一个长度为0，容量为3的切片
7.     fmt.Printf("初始状态: len=%d cap=%d %v\n", len(s), cap(s), s)
9.     for i := 1; i <= 5; i++ {
10.         s = append(s, i) // 向切片中添加元素
11.         fmt.Printf("添加元素%d: len=%d cap=%d %v\n", i, len(s), cap(s), s)
12.     }
13. }

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运行结果（1.18 版本）：

1. 初始状态: len=0 cap=3 []
2. 添加元素1: len=1 cap=3 [1]
3. 添加元素2: len=2 cap=3 [1 2]
4. 添加元素3: len=3 cap=3 [1 2 3]
5. 添加元素4: len=4 cap=6 [1 2 3 4]
6. 添加元素5: len=5 cap=6 [1 2 3 4 5]

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根据上面的结果还是能看到区别的，具体扩容策略下面边看源码边说明。
go1.17

扩容调用的是 growslice 函数，我复制了其中计算新容量部分的代码。
[code]// src/runtime/slice.gofunc growslice(et *_type, old slice, cap int) slice {    // ...    newcap := old.cap    doublecap := newcap + newcap    if cap > doublecap {        newcap = cap    } else {        if old.cap < 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  doublecap {        newcap = cap    } else {        const threshold = 256        if old.cap < threshold {            newcap = doublecap        } else {            // Check 0 < newcap to detect overflow            // and prevent an infinite loop.            for 0 < newcap && newcap < cap {                // Transition from growing 2x for small slices                // to growing 1.25x for large slices. This formula                // gives a smooth-ish transition between the two.                newcap += (newcap + 3*threshold) / 4            }            // Set newcap to the requested cap when            // the newcap calculation overflowed.            if newcap