Go语言基础之切片

本文主要介绍Go语言中切片（slice）及它的基本使用。

引子

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

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

数组a中已经有三个元素了，我们不能再继续往数组a中添加新元素了。

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。

地址长度容量

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：

// nil则为指针、切片、map、通道、函数对象、接口对象的零值，nil可以代表多种对象
func main() {
	// 声明切片类型
	var a []string
	var b = []int{}
	var c = []bool{false, true}
	var d = []bool{false, true}
	fmt.Println(a)
	fmt.Println(b)
	fmt.Println(c)
	fmt.Println(d)
	fmt.Println(a == nil)
	fmt.Println(b == nil)
	fmt.Println(c == nil)
	// fmt.Println(c == d) invalid operation: c == d (slice can only be compared to nil)
    // 切片是引用类型不能直接进行比较，只能和nil比较
}


[]
[]
[false true]
[false true]
true
false
false

切片的长度和容量

len()cap()

切片表达式

切片表达式从字符串、数组、指向数组或切片的指针构造子字符串或切片。它有两种变体：一种指定low和high两个索引界限值的简单的形式，另一种是除了low和high索引界限值外还指定容量的完整的形式。

简单切片表达式
lowhigh1<=索引值<4长度=high-low
func main() {
	a := [5]int{1, 2, 3, 4, 5}
	s := a[1:3]                                                 // 切片左闭右开
	fmt.Printf("s:%v len(s):%v cap(s):%v\n", s, len(s), cap(a)) // cap()返回的是该切片所占空间的的大小
}

输出：s:[2 3] len(s):5 cap(s):5

lowhigh
a[2:]  // 等同于 a[2:len(a)]
a[:3]  // 等同于 a[0:3]
a[:]   // 等同于 a[0:len(a)]

注意：

0 <= low <= high <= len(a)
highcap(a)lowhighlow <= highpanic
func main() {
	a := [5]int{1, 2, 3, 4, 5}
	s := a[1:3]  // s := a[low:high]
	fmt.Printf("s:%v len(s):%v cap(s):%v\n", s, len(s), cap(s))
	s2 := s[3:4]  // 索引的上限是cap(s)而不是len(s)
	fmt.Printf("s2:%v len(s2):%v cap(s2):%v\n", s2, len(s2), cap(s2))
}

输出：

s:[2 3] len(s):2 cap(s):4
s2:[5] len(s2):1 cap(s2):1
完整切片表达式

对于数组，指向数组的指针，或切片a(注意不能是字符串)支持完整切片表达式：

a[low : high : max]

a[low: high]max-low

也就是自定义切片后slice的内存容量大小

func main() {
	a := [5]int{1, 2, 3, 4, 5}
	t := a[1:3:5]
    fmt.Printf("t:%v len(t):%v cap(t):%v\n", t, len(t), cap(t)) // cap()==max-low
}

输出结果：

t:[2 3] len(t):2 cap(t):4

0 <= low <= high <= max <= cap(a)
使用make()函数动态创建slice
make()
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w

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
}

alen(a)cap(a)

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）。

a := [8]int{0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7}s1 := a[:5]s2 := a[3:6]

判断切片是否为空

len(s) == 0s == nil

切片不能直接比较

==nilnilnilnil
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

len(s) == 0s == nil

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]
}

切片遍历

for range
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

append()
func main(){
	var s []int
	s = append(s, 1)        // [1]
	s = append(s, 2, 3, 4)  // [1 2 3 4]
	s2 := []int{5, 6, 7}  
	s = append(s, s2...)    // [1 2 3 4 5 6 7]
}

append()
var s []int
s = append(s, 1, 2, 3)

append()
s := []int{}  // 没有必要初始化
s = append(s, 1, 2, 3)

var s = make([]int)  // 没有必要初始化
s = append(s, 1, 2, 3)

append()

举个例子：

// append()添加元素和自动扩容
func main() {
	var a []int
	for i := 0; i <= 10; i++ {
		a = append(a, i)
		fmt.Printf("%v  len:%d  cap:%d  ptr:%p\n", a, len(a), cap(a), a)// %p返回的是对象的内存地址
	}
}

输出：

[0]  len:1  cap:1  ptr:0xc000014098
[0 1]  len:2  cap:2  ptr:0xc0000140e0        
[0 1 2]  len:3  cap:4  ptr:0xc0000121e0      
[0 1 2 3]  len:4  cap:4  ptr:0xc0000121e0    
[0 1 2 3 4]  len:5  cap:8  ptr:0xc000010300  
[0 1 2 3 4 5]  len:6  cap:8  ptr:0xc000010300
[0 1 2 3 4 5 6]  len:7  cap:8  ptr:0xc000010300
[0 1 2 3 4 5 6 7]  len:8  cap:8  ptr:0xc000010300
[0 1 2 3 4 5 6 7 8]  len:9  cap:16  ptr:0xc00001e100
[0 1 2 3 4 5 6 7 8 9]  len:10  cap:16  ptr:0xc00001e100
[0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10]  len:11  cap:16  ptr:0xc00001e100

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]

$GOROOT/src/runtime/slice.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）。
intstring

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。

copy()copy()
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) // should use make([]int, 5) instead (S1019) go-staticcheck 这是go语言中的静态检查
	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]
}

copy()复制切片只是将数据来源切片中的数值复制到另外一个切片当中去，两个切片的内存地址是不一样的 copy的过程中当目标切片的len()不够长或者太长时 不够长去前面的，太长了后面补0

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]
}

indexa = append(a[:index], a[index+1:]...)

练习题

1.请写出下面代码的输出结果。

func main() {
	var a = make([]string, 5, 10)
	for i := 0; i < 10; i++ {
		a = append(a, fmt.Sprintf("%v", i))
	}
	fmt.Println(a)
}
// ans = [     0 1 2 3 4 5 6 7 8 9]

sortvar a = [...]int{3, 7, 8, 9, 1}
package main

import (
	"sort"
	"fmt"
)

func Sort() {
	var a = [...]int{3, 7, 8, 9, 1}
	// fmt.Println(a[:]) // 将数组切片
	// sort 包内部实现了底层数组数组类型的排序
	// 升序
	sort.Ints(a[:])
	fmt.Println(a)
	// 降序
	sort.Sort(sort.Reverse(sort.IntSlice(a[:])))
	fmt.Println(a)
}

func main() {
	Sort()
}

))
}
fmt.Println(a)
}
// ans = [ 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9]


2.请使用内置的`sort`包对数组`var a = [...]int{3, 7, 8, 9, 1}`进行排序（附加题，自行查资料解答）。

~~~go
package main

import (
	"sort"
	"fmt"
)

func Sort() {
	var a = [...]int{3, 7, 8, 9, 1}
	// fmt.Println(a[:]) // 将数组切片
	// sort 包内部实现了底层数组数组类型的排序
	// 升序
	sort.Ints(a[:])
	fmt.Println(a)
	// 降序
	sort.Sort(sort.Reverse(sort.IntSlice(a[:])))
	fmt.Println(a)
}

func main() {
	Sort()
}
~~~