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32. Slice 与 Array, Append()


企业题库解析小组

题目来源: 实在太多

频次: 40+

答案1:(苦痛律动) +

Array

数组(Array)是一个由固定长度的特定类型元素组成的序列,一个数组可以由零个或多个元素组成。因其长度的不可变动,数组在Go中很少直接使用。把一个大数组传递给函数会消耗很多内存。一般采用数组的切片

几种初始化方式

arr1 := [3]int{1, 2, 3}
arr2 := [...]int{1, 2, 3}
arr3 := [3]int{0:3,1:4}
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Slice

Slice是一种数据结构,描述与Slice变量本身分开存储的Array的连续部分。 Slice不是Array。Slice描述了Array的一部分。

slice底层是一个struct

// runtime/slice.go
type slice struct {
    array unsafe.Pointer// 指向数组的指针
    len   int
    cap   int
}
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创建slice的几种方法

// 直接通过make创建,可以指定len、cap
s4 := make([]int, 5, 10)

// 通过数组/slice 切片生成
var data [10]int
s2 := data[2:8]
s3 := s2[1:3]

// append()
s6 = append(s4,6)

// 直接创建
s1 := []int{1, 2}
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append() 底层逻辑

  1. 计算追加后slice的总长度n
  2. 如果总长度n大于原cap,则调用growslice func进行扩容(cap最小为n,具体扩容规则见growslice)
  3. 对扩容后的slice进行切片,长度为n,获取slice s,用以存储所有的数据
  4. 根据不同的数据类型,调用对应的复制方法,将原slice及追加的slice的数据复制到新的slice

growslice 计算cap的逻辑

  1. 原cap扩容一倍,即doublecap
  2. 如果指定cap大于doublecap则使用cap,否则执行如下
  3. 如果原数据长度小于1024,则使用doublecap
  4. 否则在原cap的基础上每次扩容1/4,直至不小于cap

1.18更新

已经不是 doublecap

// Go 1.18的扩容实现代码如下,et是切片里的元素类型,old是原切片,cap等于原切片的长度+append新增的元素个数。
func growslice(et *_type, old slice, cap int) slice {
  // ...
  newcap := old.cap
  doublecap := newcap + newcap
  if cap > 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 <= 0 {
        newcap = cap
      }
    }
  }
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newcap += (newcap + 3*threshold) / 4 newcap是扩容后的容量,先根据原切片的长度、容量和要添加的元素个数确定newcap大小,最后再对newcap做内存对齐得到最后的newcap。

扩容的整体逻辑(对应上述append()的2)

  1. 按照原slice的cap及指定cap计算扩容后的cap
  2. 根据计算出cap申请内存(创建新的数组)
  3. 将原slice的数据拷贝到新内存中(新数组)
  4. 返回新slice,新slilce指向新数组,len为原slice的len,cap为扩容后的cap

正常我们使用,因slice的长度相对较小,append是扩容使用的是doublecap。 使用append后会产生新的slice,必须重新赋值到原slice上,才能更新原slice的数据。

典型例题

data := [10]int{}
slice := data[5:8]
slice = append(slice,9)// slice=? data=?
slice = append(slice,10,11,12)// slice=? data=?
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//第一次append后结果
slice=[0 0 0 9]
data=[0 0 0 0 0 0 0 0 9 0]
//第二次append后结果
[0 0 0 9 10 11 12]
[0 0 0 0 0 0 0 0 9 0]
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可以看到第一次append的结果影响到了原data的数据,第二次append的结果并没有影响到了data的数据,这是为什么呢?

未append前,slice的cap是5。第一次append一个元素,未超出cap,因此直接存入数据到数组中。第二次append三个元素,append后的元素长度为7,已大于原slice的cap,因此slice需要扩容,扩容后创建了新的数组,复制了data的数据到新数组内,然后存入append的数据,变动的是新数组,原数组data自然不受影响。

append存在对原数据影响的情况,使用时还是需要注意,如有必要,先copy原数据后再进行slice的操作。

总结

  1. slice本身并非指针,append追加元素后,意味着底层数组数据(或数组)、len、cap会发生变化,因此append后需要返回新的slice。

  2. append在追加元素时,当前cap足够容纳元素,则直接存入数据,否则需要扩容后重新创建新的底层数组,拷贝原数组元素后,再存入追加元素。

  3. cap的扩容意味着内存的重新分配,数据的拷贝等操作,为了提高append的效率,若是能预估cap的大小的话,尽量提前声明cap,避免后期的扩容操作。

来源:

  1. https://draveness.me/golang/docs/part2-foundation/ch03-datastructure/golang-array/
  2. https://learnku.com/docs/the-way-to-go/declarations-and-initialization/3612
  3. https://blog.csdn.net/xz_studying/article/details/106311831 这个讲得十分详细
  4. https://blog.csdn.net/xz_studying/article/details/106483759 同上
  5. https://zhuanlan.zhihu.com/p/450057106