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Golang基础之切片

因为数组的长度是固定的并且数组长度属于类型的一部分,所以数组有很多的局限性。 例如:

 func array sum (x [3]int) int{
    sum := 0
    for _, v := range x{
        sum = sum + v
    }
    return sum
}  

这个求和函数只能接受 [3]int 类型,其他的都不支持。 再比如,

 a := [3]int{1, 2, 3}  

数组a中已经有三个元素了,我们就不能再继续往数组a中添加新元素。

切片

切片(Slice)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。

切片是一个引用类型,它的内部结构包含 地址 、 长度 和 容量 。切片一般用于快速地操作一块数据集合。

切片的定义

声明切片类型的基本语法如下:

 var name []T  

其中,

  • name:表示变量名
  • T:表示切片中的元素类型
    举个例子:
 func main() {
    // 声明切片类型
    var a []string              //声明一个字符串切片
    var b = []int{}             //声明一个整型切片并初始化
    var c = []bool{false, true} //声明一个布尔切片并初始化
    var d = []bool{false, true} //声明一个布尔切片并初始化
    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)   //切片是引用类型,不支持直接比较,只能和nil比较
}  

切片的长度和容量

切片拥有自己的长度和容量,我们可以通过使用内置的len()函数求长度,使用内置的cap()函数求切片的容量。

基于数组定义切片

由于切片的底层就是一个数组,所以我们可以基于数组定义切片。

 func main() {
    // 基于数组定义切片
    a := [5]int{55, 56, 57, 58, 59}
    b := a[1:4]                     //基于数组a创建切片,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
}  

还支持如下方式:

 c := a[1:] //[56 57 58 59]
d := a[:4] //[55 56 57 58]
e := a[:]  //[55 56 57 58 59]  

切片再切片

除了基于数组得到切片,我们还可以通过切片来得到切片。

 func main() {
    //切片再切片
    a := [...]string{"北京", "上海", "广州", "深圳", "成都", "重庆"}
    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))
}  

输出:

 a:[北京 上海 广州 深圳 成都 重庆] type:[6]string len:6  cap:6
b:[上海 广州] type:[]string len:2  cap:5
c:[广州 深圳 成都 重庆] type:[]string len:4  cap:4  

注意:对切片进行再切片时,索引不能超过原数组的长度,否则会出现索引越界的错误。

使用make()函数构造切片

我们上面都是基于数组来创建的切片,如果需要动态的创建一个切片,我们就需要使用内置的 make() 函数,格式如下:

 make([]T, size, cap)  

其中:

  • T:切片的元素类型
  • size:切片中元素的数量
  • cap:切片的容量

举个例子:

 func main() {
    a := make([]int, 2, 10)
    fmt.Println(a)      //[0 0]
    fmt.Println(len(a)) //2
    fmt.Println(cap(a)) //10
}  

上面代码中 a 的内部存储空间已经分配了10个,但实际上只用了2个。 容量并不会影响当前元素的个数,所以 len(a) 返回2, cap(a) 则返回该切片的容量。

切片的本质

切片的本质就是对底层数组的封装,它包含了三个信息:底层数组的指针、切片的长度(len)和切片的容量(cap)。

举个例子,现在有一个数组 a := [8]int{0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7} ,切片 s1 := a[:5] ,相应示意图如下。

image.png

切片 s2 := a[3:6] ,相应示意图如下:

image.png

切片不能直接比较

切片之间是不能比较的,我们不能使用 == 操作符来判断两个切片是否含有全部相等元素。 切片唯一合法的比较操作是和 nil 比较。 一个 nil 值的切片并没有底层数组,一个 nil 值的切片的长度和容量都是0。但是我们不能说一个长度和容量都是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  

所以要判断一个切片是否是空的,要是用 len(s) == 0 来判断,不应该使用 s == nil 来判断。

切片的赋值拷贝

下面的代码中演示了拷贝前后两个变量共享底层数组,对一个切片的修改会影响另一个切片的内容,这点需要特别注意。

 func main() {
    s1 := make([]int, 3) //[0 0 0]
    s2 := s1             //将s1直接赋值给s2,s1和s2共用一个底层数组
    s2[0] = 100
    fmt.Println(s1) //[100 0 0]
    fmt.Println(s2) //[100 0 0]
    
    arra1 := [3]int{1, 2, 3}
    arra2 := arra1
    arra2[0] = 0
    fmt.Println(arra1)  // [1 2 3]
    fmt.Println(arra2)  // [0 2 3]
    
}  

切片遍历

切片的遍历方式和数组是一致的,支持索引遍历和 for range 遍历。

 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()方法为切片添加元素

Go语言的内建函数 append() 可以为切片动态添加元素,每个切片会指向一个底层数组,这个数组的容量够用就添加新增元素。当底层数组不能容纳新增的元素时,切片就会自动按照一定的策略进行“扩容”,此时该切片指向的底层数组就会更换。“扩容”操作往往发生在 append() 函数调用时,所以我们通常都需要用原变量接收append函数的返回值。

举个例子:

 func main() {
    //append()添加元素和切片扩容
    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)
    }
}  

输出:

 [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  

从上面的结果可以看出:

 append()
  

append()函数还支持一次性追加多个元素。 例如:

 var citySlice []string
// 追加一个元素
citySlice = append(citySlice, "北京")
// 追加多个元素
citySlice = append(citySlice, "上海", "广州", "深圳")
// 追加切片
a := []string{"成都", "重庆"}
citySlice = append(citySlice, a...)
fmt.Println(citySlice) //[北京 上海 广州 深圳 成都 重庆]

### 切片的扩容策略

可以通过查看`$GOROOT/src/runtime/slice.go`源码,其中扩容相关代码如下:

```go
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
        }
    }
}  

从上面的代码可以看出以下内容:

  • 首先判断,如果新申请容量(cap)大于2倍的旧容量(old.cap),最终容量(newcap)就是新申请的容量(cap)。
  • 否则判断,如果旧切片的长度小于1024,则最终容量(newcap)就是旧容量(old.cap)的两倍,即(newcap=doublecap),
  • 否则判断,如果旧切片长度大于等于1024,则最终容量(newcap)从旧容量(old.cap)开始循环增加原来的1/4,即(newcap=old.cap,for {newcap += newcap/4})直到最终容量(newcap)大于等于新申请的容量(cap),即(newcap >= cap)
  • 如果最终容量(cap)计算值溢出,则最终容量(cap)就是新申请容量(cap)。

需要注意的是,切片扩容还会根据切片中元素的类型不同而做不同的处理,比如 int 和 string 类型的处理方式就不一样。

使用copy()函数复制切片

首先我们来看一个问题:

 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]
}  

由于切片是引用类型,所以a和b其实都指向了同一块内存地址。修改b的同时a的值也会发生变化。

Go语言内建的 copy() 函数可以迅速地将一个切片的数据复制到另外一个切片空间中, copy() 函数的使用格式如下:

 copy(destSlice, srcSlice []T)  

其中:

  • srcSlice: 数据来源切片
  • destSlice: 目标切片

举个例子:

 func main() {
    // copy()复制切片
    a := []int{1, 2, 3, 4, 5}
    c := make([]int, 5, 5)
    copy(c, a)     //使用copy()函数将切片a中的元素复制到切片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]
}  

从切片中删除元素

Go语言中并没有删除切片元素的专用方法,我们可以使用切片本身的特性来删除元素。 代码如下:

 func main() {
    // 从切片中删除元素
    a := []int{30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37}
    // 要删除索引为2的元素
    a = append(a[:2], a[3:]...)
    fmt.Println(a) //[30 31 33 34 35 36 37]
}  

总结一下就是:要从切片a中删除索引为 index 的元素,操作方法是 a = append(a[:index], a[index+1:]…)

文章来源:智云一二三科技

文章标题:Golang基础之切片

文章地址:https://www.zhihuclub.com/97959.shtml

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