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【go笔记】切片(slice)结构的简介

【go笔记】切片(slice)结构的简介

作者: 李明燮 | 来源:发表于2022-03-12 10:41 被阅读0次

    我们java里有个ArrayList, 那go有切片(slice)。
    看起来有点像,但是了解切片(slice)结构后,会发现这其实是个两个不同的结构。
    下面简单的整理了切片(slice)的结构。

    1.切片(slice)

    切片(slice)是数组的一个引用,因此切片是引用类型。但自身是结构体,值拷贝传递。
    看看下图就应该能明白,为什么说是引用类型,可又说自身又是结构体。

    图片备用地址

    slice_struct

    Slice 的数据结构可以如下定义:

    type slice struct {
        array unsafe.Pointer  //指向第一个元素的地址
        len   int
        cap   int
    }
    

    2.切片(slice)的内存布局

    我们看看下图切片(slice)的内存布局是如何实现的。

    图片备用地址

    slice_struct

    如图所示,切片指向数组的第2个元素,长度是2,留了4个容量。
    切片指向了23元素,长度是2 所以切片指的是[23,37],再往后留了2个预留空间。
    可以看下图:

    图片备用地址

    slice_struct

    如果上述结构了解了,下面的这个现象就好理解了。

        data := []int{0, 1, 2, 3, 4, 5}
    
        s := data[2:4]
        s[0] += 100
        s[1] += 200
    
        fmt.Println(s)    //[102 203]
        fmt.Println(data) //[0 1 102 203 4 5]
    
        s = append(s, 300) // 这个操作会影响 s1,data1 值, 因为都看同一个值
    
        fmt.Println(s)    //[102 203 300]
        fmt.Println(data) //[0 1 102 203 300 5]
    

    3.切片(slice)的append

    给切片(slice)添加元素需要用append。
    当切片(slice)的cap有剩余空间时是直接添加到下一个位置,
    如果没有剩余空间,会扩容2倍的空间(高于1024 扩容 1.25倍)。
    如图下图:

    图片备用地址

    slice_struct

    4.切片(slice)代码实验

    切片(slice)的几个特性直接写了代码了。
    可以尝试着看下面的代码,了解切片(slice)的一些特性和用法。

    //slice声明方式
    func sliceTest() {
        //1.声明切片
        var s1 []int
        if s1 == nil {
            fmt.Println("是空")
        } else {
            fmt.Println("不是空")
        }
        // 2.:=
        s2 := []int{}
        // 3.make()
        var s3 []int = make([]int, 0)
        fmt.Println(s1, s2, s3)
        // 4.初始化赋值
        // make([]type, len, cap)
        var s4 []int = make([]int, 0, 0)
        fmt.Println(s4)
        s5 := []int{1, 2, 3}
        fmt.Println(s5)
        // 5.从数组切片
        arr := [5]int{1, 2, 3, 4, 5}
        var s6 []int
        // 前包后不包
        s6 = arr[1:4]
        fmt.Println(s6)
    }
    
    //slice截取
    func sliceTest1() {
        var arr = []int{0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}
        var slice0 []int = arr[2:8]
        var slice1 []int = arr[0:6]        //可以简写为 var slice []int = arr[:end]
        var slice2 []int = arr[5:10]       //可以简写为 var slice[]int = arr[start:]
        var slice3 []int = arr[0:len(arr)] //var slice []int = arr[:]
        var slice4 = arr[:len(arr)-1]
    
        fmt.Printf("arr: %v\n", arr)
        fmt.Printf("slice0: %v\n", slice0)
        fmt.Printf("slice1: %v\n", slice1)
        fmt.Printf("slice2: %v\n", slice2)
        fmt.Printf("slice3: %v\n", slice3)
        fmt.Printf("slice4: %v\n", slice4)
    }
    
    //slice截取的值,会指向原有的值。
    func sliceTest2() {
        data := []int{0, 1, 2, 3, 4, 5}
    
        s := data[2:4]
        s[0] += 100
        s[1] += 200
    
        fmt.Println(s)    //[102 203]
        fmt.Println(data) //[0 1 102 203 4 5]
    
        //需要注意的现象
        data1 := make([]int, 6, 30)
        for i := 0; i < 6; i++ {
            data1[i] = i
        }
        s1 := data1[0:2]
        s1 = append(s1, 10) // 这个操作会影响 s1,data1 值, 因为都看同一个值
    
        fmt.Printf("%v\n", s1)    //[0 1 10]
        fmt.Printf("%v\n", data1) //[0 1 10 3 4 5]
    
        data2 := make([]int, 6, 30)
        for i := 0; i < 6; i++ {
            data2[i] = i
        }
        s2 := data2[3:] //s2的值是 指向s2[0] 所以s2和data2的指针地址不一样,但是s2[1],和data2[4] 指向的都是同一个内存空间。
        s2[0] = 10
        // s2 = append(s2, 10)
    
        fmt.Printf("%v, %v, %v, %p\n", s2, len(s2), cap(s2), &s2[1])             //[10 4 5], 3, 27, 0xc000108110
        fmt.Printf("%v, %v, %v, %p\n", data2, len(data2), cap(data2), &data2[4]) //[0 1 2 10 4 5], 6, 30, 0xc000108110
    
    }
    
    //声明slice的时候 len 和 cap 的关系
    func sliceTest3() {
        s1 := []int{0, 1, 2, 3, 8: 100} // 通过初始化表达式构造,可使用索引号。
        fmt.Println(s1, len(s1), cap(s1))
    
        s2 := make([]int, 6, 8) // 使用 make 创建,指定 len 和 cap 值。
        fmt.Println(s2, len(s2), cap(s2))
    
        s3 := make([]int, 6) // 省略 cap,相当于 cap = len。
        fmt.Println(s3, len(s3), cap(s3))
    }
    
    func sliceTest4() {
        s := []int{0, 1, 2, 3}
        p := &s[2] // *int, 获取底层数组元素指针。
        *p += 100
    
        fmt.Println(s) //[0 1 102 3]
    }
    
    func sliceTest5() {
        data := [][]int{
            []int{1, 2, 3},
            []int{100, 200},
            []int{11, 22, 33, 44},
        }
        fmt.Println(data)
    }
    
    func sliceTest6() {
        d := [5]struct {
            x int
        }{}
    
        s := d[:] //指向同一个内存空间
    
        d[1].x = 10
        s[2].x = 20
    
        fmt.Printf("%p, %p, %p, %p, %p\n", &d, &d[0], s, &s, &s[0]) //0xc0000c0060, 0xc0000c0060, 0xc0000c0060, 0xc000096060, 0xc0000c0060
        fmt.Printf("d: %v,  s: %v\n", d, s)                         //d: [{0} {10} {20} {0} {0}],  s: [{0} {10} {20} {0} {0}]
    
        s1 := d //新建一个内存空间
        s1[3].x = 30
    
        fmt.Printf("%p, %p, %p, %p\n", &d, &d[0], &s1, &s1[0]) //0xc0000c0060, 0xc0000c0060, 0xc0000c00c0, 0xc0000c00c0
        fmt.Printf("d: %v,  s: %v\n", d, s1)                   //d: [{0} {10} {20} {0} {0}],  s: [{0} {10} {20} {30} {0}]
    
    }
    
    //slice追加添加元素,append
    func sliceTest7() {
        var a = []int{1, 2, 3}
        fmt.Printf("slice a : %v\n", a)
        var b = []int{4, 5, 6}
        fmt.Printf("slice b : %v\n", b)
        c := append(a, b...)
        fmt.Printf("slice c : %v\n", c)
        d := append(c, 7)
        fmt.Printf("slice d : %v\n", d)
        e := append(d, 8, 9, 10)
        fmt.Printf("slice e : %v\n", e)
    }
    
    //虽然有多余的容量cap但是超出长度,append后
    func sliceTest8() {
        s1 := make([]int, 0, 5)
        fmt.Printf("%p\n", &s1) //0xc000004078
    
        s1 = append(s1, 1)
        fmt.Printf("%p\n", &s1) //0xc000004078
    
        s2 := append(s1, 3)
        fmt.Printf("%p, %p\n", &s1, &s2) //0xc000004078, 0xc000004090
        fmt.Println(s1, s2)              //[1] [1 3]
    
        s2 = append(s2, 4)
        fmt.Printf("%p, %p\n", &s1, &s2) //0xc000004078, 0xc000004090
    
        fmt.Println(s1, s2) //[1] [1 3 4]
    }
    
    func sliceTest9() {
        data := [...]int{0, 1, 2, 3, 4, 10: 0}
        s := data[:2:3]
    
        s = append(s, 100) // 第一次 append 不超出 s.cap 限制。
    
        fmt.Println(s, data)         // 不会从新分配底层数组。         [0 1 100] [0 1 100 3 4 0 0 0 0 0 0]
        fmt.Println(&s[0], &data[0]) // 比对底层数组起始指针。 0xc000086060 0xc000086060
    
        s = append(s, 200) // 一次 append 两个值,超出 s.cap 限制。
    
        fmt.Println(s, data)         // 重新分配底层数组,与原数组无关。    [0 1 100 200] [0 1 100 3 4 0 0 0 0 0 0]
        fmt.Println(&s[0], &data[0]) // 比对底层数组起始指针。             0xc0000c0060 0xc000086060
    }
    
    // cap的变化
    func sliceTest10() {
        s := make([]int, 0, 1)
        c := cap(s)
    
        for i := 0; i < 50; i++ {
            s = append(s, i)
            if n := cap(s); n > c {
                fmt.Printf("cap: %d -> %d\n", c, n)
                c = n
            }
        }
        /*
            cap: 1 -> 2
            cap: 2 -> 4
            cap: 4 -> 8
            cap: 8 -> 16
            cap: 16 -> 32
            cap: 32 -> 64
        */
    }
    
    //copy的使用
    func sliceTest11() {
        s1 := []int{1, 2, 3, 4, 5}
        fmt.Printf("slice s1 : %v\n", s1)
        s2 := make([]int, 10)
        fmt.Printf("slice s2 : %v\n", s2)
        copy(s2, s1)
        fmt.Printf("copied slice s1 : %v\n", s1)
        fmt.Printf("copied slice s2 : %v\n", s2)
        s3 := []int{1, 2, 3}
        fmt.Printf("slice s3 : %v\n", s3)
        s3 = append(s3, s2...)
        fmt.Printf("appended slice s3 : %v\n", s3)
        s3 = append(s3, 4, 5, 6)
        fmt.Printf("last slice s3 : %v\n", s3)
    
        /*
            slice s1 : [1 2 3 4 5]
            slice s2 : [0 0 0 0 0 0 0 0 0 0]
            copied slice s1 : [1 2 3 4 5]
            copied slice s2 : [1 2 3 4 5 0 0 0 0 0]
            slice s3 : [1 2 3]
            appended slice s3 : [1 2 3 1 2 3 4 5 0 0 0 0 0]
            last slice s3 : [1 2 3 1 2 3 4 5 0 0 0 0 0 4 5 6]
        */
    
    }
    
    //copy的使用
    func sliceTest12() {
        data := [...]int{0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}
        fmt.Println("array data : ", data)
        s1 := data[8:]
        s2 := data[:5]
        fmt.Printf("slice s1 : %v\n", s1)
        fmt.Printf("slice s2 : %v\n", s2)
        copy(s2, s1)
        fmt.Printf("copied slice s1 : %v\n", s1)
        fmt.Printf("copied slice s2 : %v\n", s2)
        fmt.Println("last array data : ", data)
    
        /*
            array data :  [0 1 2 3 4 5 6 7 8 9]
            slice s1 : [8 9]
            slice s2 : [0 1 2 3 4]
            copied slice s1 : [8 9]
            copied slice s2 : [8 9 2 3 4]
            last array data :  [8 9 2 3 4 5 6 7 8 9]
        */
    }
    
    //使用 for range 遍历
    func sliceTest13() {
        data := [...]int{0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}
        slice := data[:]
        for index, value := range slice {
            fmt.Printf("index : %v , value : %v\n", index, value)
        }
        /*
            index : 0 , value : 0
            index : 1 , value : 1
            index : 2 , value : 2
            index : 3 , value : 3
            index : 4 , value : 4
            index : 5 , value : 5
            index : 6 , value : 6
            index : 7 , value : 7
            index : 8 , value : 8
            index : 9 , value : 9
        */
    }
    
    //slice 截取赋值的时候注意事项 重点看 c
    func sliceTest14() {
        var a = []int{1, 3, 4, 5}
        fmt.Printf("slice a : %v , len(a) : %v\n", a, len(a)) //slice a : [1 3 4 5] , len(a) : 4
    
        b := a[1:2]
        fmt.Printf("slice b : %v , len(b) : %v\n", b, len(b)) //slice b : [3] , len(b) : 1
    
        c := b[0:3]
        fmt.Printf("slice c : %v , len(c) : %v\n", c, len(c)) //slice c : [3 4 5] , len(c) : 3
    }
    
    //slice string的操作
    func sliceTest15() {
        str := "hello world"
        s1 := str[0:5]
        fmt.Println(s1) //hello
    
        s2 := str[6:]
        fmt.Println(s2) //world
    }
    
    //slice string的操作
    func sliceTest16() {
        str := "Hello world"
        s := []byte(str) //中文字符需要用[]rune(str)
        s[6] = 'G'
        s = s[:8]
        s = append(s, '!')
        str = string(s)
        fmt.Println(str) //Hello Go!
    }
    
    //slice string的操作
    func sliceTest17() {
        str := "你好,世界!hello world!"
        s := []rune(str)
        s[3] = '够'
        s[4] = '浪'
        s[12] = 'g'
        s = s[:14]
        str = string(s)
        fmt.Println(str) //你好,够浪!hello go
    }
    
    //[:] 截取的时候cap是 原有数据的截取后的容量
    func sliceTest18() {
        slice := []int{0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}
        d1 := slice[5:7]
        fmt.Println(d1, len(d1), cap(d1)) //[5 6] 2 5
        d2 := slice[:6:8]
        fmt.Println(d2, len(d2), cap(d2)) //[0 1 2 3 4 5] 6 8
    }
    
    func sliceTest19() {
        slice := []int{0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}
        str := strings.Replace(strings.Trim(fmt.Sprint(slice), "[]"), " ", ",", -1)
        fmt.Println(str) //0,1,2,3,4,5,6,7,8,9
    }
    

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