go slice使用

一给  金牌会员 | 2023-4-27 10:52:48 | 显示全部楼层 | 阅读模式
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1. 简介

在go中,slice是一种动态数组类型,其底层实现中使用了数组。slice有以下特点:
*slice本身并不是数组,它只是一个引用类型,包含了一个指向底层数组的指针,以及长度和容量。
*slice的长度可以动态扩展或缩减,通过append和copy操作可以增加或删除slice中的元素。
*slice的容量是指在底层数组中slice可以继续扩展的长度,容量可以通过make函数进行设置。
Slice 的底层实现是一个包含了三个字段的结构体:
  1. type`slice`struct {
  2.     ptr uintptr // 指向底层数组的指针
  3.     len int     // slice 的长度
  4.     cap int     // slice 的容量
  5. }
复制代码
当一个新的slice被创建时,Go会为其分配一个底层数组,并且把指向该数组的指针、长度和容量信息存储在slice结构体中。底层数组的长度一般会比slice的容量要大,以便在append操作时有足够的空间存储新元素。
当一个slice作为参数传递给函数时,其实是传递了一个指向底层数组的指针,这也就意味着在函数内部对slice的修改也会反映到函数外部。
在进行切片操作时,slice 的指针和长度信息不会发生变化,只有容量信息会发生变化。如果切片操作的结果仍然是一个 slice,那么它所引用的底层数组仍然和原来的slice是同一个数组。
需要注意的是,当一个slice被传递给一个新的变量或者作为参数传递给函数时,并不会复制底层数组,而是会共享底层数组。因此,如果对一个slice的元素进行修改,可能会影响到共享底层数组的其他slice。如果需要复制一个slice,可以使用copy函数。
2. 使用

slice的使用包括定义初始化添加删除查找等操作。
2.1 slice定义

slice是一个引用类型,可以通过声明变量并使用make()函数来创建一个slice:
  1. var sliceName []T
  2. sliceName := make([]T, length, capacity)
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其中,T代表该切片可以保存的元素类型,length代表预留的元素数量,capacity代表预分配的存储空间。
2.2 初始化

slice有两种初始化的方式:声明时初始化和使用append()函数初始化:
  1. // 声明时初始化
  2. sliceName := []T{value1, value2, ..., valueN}
  3. // 使用append()函数进行初始化
  4. sliceName := make([]T, 0, capacity)
  5. sliceName = append(sliceName, value1, value2, ..., valueN)
复制代码
2.3 获取slice元素

slice中的元素可以通过索引的方式来获取,与c/c++类似,go的索引也是从0开始的:
  1. sliceName[index]
复制代码
2.4 添加元素到slice中

可以通过使用append()函数将元素添加到slice中。如果slice的容量不足,则会自动扩展。语法如下:
  1. sliceName = append(sliceName, value1, value2, ..., valueN)
复制代码
2.5 删除slice中的元素

可以使用append()函数和切片操作来从slice中删除元素。使用append()函数时,需要将带有要删除元素的切片放在最后。语法如下:
  1. // 通过切片操作删除元素
  2. sliceName = append(sliceName[:index], sliceName[index+1:]...)
  3. // 通过append()函数删除元素
  4. sliceName = append(sliceName[:index], sliceName[index+1:]...)
复制代码
如上所见,二者的表现形式是一样的,但内部实现是不同的:

  • 使用append()进行删除的方式,实际上是将后面的元素向前移动一个位置,然后通过重新切片的方式来删除最后一个元素。这种方式会创建一个新的底层数组,并将原来的元素复制到新的数组中,因此在删除多个元素时可能会导致内存分配和复制开销较大,影响性能
  • 使用切片语法进行删除,底层数组中被删除元素的位置仍然存在,但是这些位置不再包含有效的数据。这种方式的性能比使用append()进行删除要好,尤其是在删除多个元素时,因为它不需要创建新的底层数组,也不需要复制元素。但是,这种方式可能会导致底层数组中存在大量未使用的空间,浪费内存
需要注意的是,在切片中删除元素时,会重新分配内存并复制元素,因此删除元素的成本会相对较高。为了减少内存分配和复制元素的次数,可以使用copy函数将后面的元素复制到前面,然后将切片的长度减少。具体实现方法可以参考下面的:
  1. // 删除切片中指定位置的元素
  2. func removeElement(slice []int, index int) []int {
  3.     copy(slice[index:], slice[index+1:])
  4.     return slice[:len(slice)-1]
  5. }
复制代码
2.6 查找slice中的元素

可以使用forrange遍历slice来实现元素查询:
  1. // 使用for循环和range关键字遍历Slice
  2. for index, value := range sliceName {
  3.     if value == targetValue {
  4.         // 找到了目标元素
  5.         break
  6.     }
  7. }
复制代码
2.7 切片操作

可以使用切片操作来获取子切片,操作如下:
  1. // 切片操作:获取从第i个元素到第j个元素的子切片
  2. sliceName[i:j]
  3. // 切片操作:获取从第i个元素到第j个元素,且容量为k的子切片
  4. sliceName[i:j:k]
复制代码
3. 关于slice扩容

在Go语言中,slice会随着元素的增加而动态扩容。当容量不足时,slice会自动重新分配内存,将原有元素复制到新的底层数组中,并在新数组后面添加新的元素。
slice的扩容机制可以描述为:当slice的长度超过了底层数组的容量时,Go语言会按照一定的策略重新分配一块更大的内存,并将原来的元素复制到新的内存中,然后再添加新元素。具体的策略如下:

  • 如果新长度(即len(s)+1)小于等于原长度(即cap(s)),则slice不需要扩容,直接添加元素即可。
  • 如果新长度大于原长度且小于原长度的两倍(即 cap(s)*2),则新slice的容量就是原来的两倍,也就是说将底层数组扩容为原来的两倍,并将原来的元素复制到新的数组中。
  • 如果新长度大于原长度的两倍,会尝试使用新长度作为容量,如果仍然不够,则按照扩容倍数(默认是 2)来扩容。
需要注意的是,slice扩容是一个开销比较大的操作,因为需要重新分配内存、复制数据等。所以在编写代码时应该尽可能地减少slice扩容的次数,以提高程序的性能。
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Author: mengbin
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