网站建设风险控制,双流区规划局建设局网站,自己建网站要学什么,网站开发 软文Hi 亲爱的朋友们#xff0c;我是 k 哥。今天#xff0c;咱们聊一聊Golang 切片。 当我们需要使用数组#xff0c;但是又不能提前定义数组大小时#xff0c;可以使用golang的动态数组结构#xff0c;slice切片。在 Go 语言的众多特性里#xff0c;slice 是我们经常用到的数…Hi 亲爱的朋友们我是 k 哥。今天咱们聊一聊Golang 切片。 当我们需要使用数组但是又不能提前定义数组大小时可以使用golang的动态数组结构slice切片。在 Go 语言的众多特性里slice 是我们经常用到的数据结构。但您有没有想过它在背后是怎么工作的呢接下来咱们就一起仔仔细细地研究研究 slice 的底层到底是咋回事。比如它的底层数据结构是咋样的又是怎么和数组配合实现动态数组功能的。把这些弄明白了咱们写代码不光能更高效还能躲开不少容易出错的地方。
原理
数据结构
我们每定义一个slice变量golang底层都会构建一个slice结构的对象。slice结构体由3个成员变量构成 array表示数组指针数组用于存储数据。 len表示切片长度也就是数组index从0到len-1已存储数据。 cap表示切片容量当切片长度超过最大容量时需要扩容申请更大长度的数组。
type slice struct {array unsafe.Pointer // 数组指针len int // 切片长度cap int // 切片容量
} 切片扩容
当我们往切片中append时如果新添加数据会导致切片的lencap则会触发扩容。申请容量更大的新数组并将旧数组数据复制到新数组。 当切片扩容时新申请的数组长度要满足3个需求 数组要能承载本次数据append进去这是基本要求。 除了1中的基本要求可以额外多申请一部分空间防止后续append频繁扩容引起性能问题。 额外申请的空间不能过大防止内存浪费。 为了满足上述的3个要求golang底层的扩容策略是如果需要的容量比旧容量大很多则不申请额外的空间如果需要的容量比旧容量并没有大很多则可以多申请一些额外的内存空间。具体策略如下 如果本次append之后需要的容量大于旧切片容量*2则新切片容量等于需要的容量。 如果旧切片容量256则新切片容量为旧切片容量*2。 否则以公式newcap (newcap 3*threshold) / 4迭代直到newcap大于需要的容量为止将newcap作为新切片容量。
// growslice handles slice growth during append.
// It is passed the slice element type, the old slice, and the desired new minimum capacity,
// and it returns a new slice with at least that capacity, with the old data
// copied into it.
// The new slices length is set to the old slices length,
// NOT to the new requested capacity.
// This is for codegen convenience. The old slices length is used immediately
// to calculate where to write new values during an append.
// 参数cap表示本次append之后需要的切片容量
func growslice(et *_type, old slice, cap int) slice {// 扩容策略决定扩容后切片容量newcap也就是需要申请的新数组长度。newcap : old.capdoublecap : newcap newcapif cap doublecap {newcap cap} else {const threshold 256if 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}}}// 计算新切片的容量、长度var overflow boolvar lenmem, newlenmem, capmem uintptrlenmem uintptr(old.len) * et.sizenewlenmem uintptr(cap) * et.sizecapmem, overflow math.MulUintptr(et.size, uintptr(newcap))capmem roundupsize(capmem)newcap int(capmem / et.size)// 数组内存申请var p unsafe.Pointerif et.ptrdata 0 {p mallocgc(capmem, nil, false)} else {p mallocgc(capmem, et, true)}// 数据复制memmove(p, old.array, lenmem)// 构建新的切片返回return slice{p, old.len, newcap}
}
for 循环的坑
在for和for range循环中对于循环迭代变量它的作用域是整个循环。在循环时会创建一个变量每次迭代都会把值赋给同一个地址的变量。如果我们的代码有引用这个变量可能会出现不符合预期的结果。
比如下面对for循环迭代变量i的使用会输出不符合预期的结果。
func main() {var out []*intfor i : 0; i 3; i {out append(out, i)}fmt.Println(Values:, *out[0], *out[1], *out[2]) // 输出 Values: 3 3 3fmt.Println(Addresses:, out[0], out[1], out[2]) // 输出 Addresses: 0x40e020 0x40e020 0x40e020
}
原因是在每次迭代中我们将变量 i 的地址附加到 out 切片但由于它是同一个变量因此我们附加相同的地址该地址最终包含分配给 i 的最后一个值。解决方案之一是将循环变量复制到新变量中 for i : 0; i 3; i {i : i // Copy i into a new variable.out append(out, i)}
改正之后输出符合预期的结果
Values: 0 1 2
Addresses: 0x40e024 0x40e028 0x40e032 又比如下面for range循环对迭代变量v的使用也会输出不符合预期的结果。
package mainimport fmttype User struct {Name stringAge int
}func main() {userMap : make(map[string]*User)users : []User{{Name: a, Age: 22},{Name: b, Age: 23},{Name: c, Age: 21},}for _, v : range users {userMap[v.Name] v}for name, user : range userMap {fmt.Println(name, , user.Age, ,Addresses:, user) // 输出一下user的地址}
}
上面的代码输出不符合预期的结果三个人的年龄和数据地址变成了相同值:
a 21 ,Addresses: 0xc000012028
b 21 ,Addresses: 0xc000012028
c 21 ,Addresses: 0xc000012028
原因跟for循环一样在循环时创建了变量v后续每次迭代都把值拷贝给变量v导致循环结束后拷贝的是最后一个因此输出的age都是21。解决方案之一也是将循环变量复制到新变量中
for _, v : range users {temp : vuserMap[v.Name] temp
}
注意为了防止循环迭代变量误用导致bug在Go 1.22中循环迭代变量的作用域不再是循环作用域而是迭代作用域每次迭代都会申请一个新变量。Fixing For Loops in Go 1.22
实践经验 切片容量预分配。如果提前能预估切片容量最好提前在make时就分配好容量避免后续go底层的再次扩容在一定程度上能提升代码执行效率。 注意对slice的循环看是否需要将循环迭代变量赋值到一个临时变量使用防止bug。
高频面试题 数组和切片的区别 基本必问 切片的扩容策略是怎样的 for range 的时候它的地址会发生变化么for 循环遍历 slice 有什么问题 拷贝大切片一定比小切片代价大吗
对于浅拷贝比如下面的切片赋值拷贝大切片和小切片代价一样。原因是浅拷贝a和b共用底层数组不需要重新申请数组空间做数组数据迁移而只需要将a的slice数据结构array、len、cap原样赋值给b的slice。
a:[]int{1,2}
b:a 对于深拷贝比如调用copy函数拷贝拷贝大切片比小切片代价大。原因是深拷贝a和b底层数组不共用需要重新申请数组空间并将a中数组元素复制到b大切片的数据量大因此数组申请和数据复制的代价也高一些。
a:[]int{1,2}
b:make([]int,0)
copy(b,a) 原文链接Golang是如何实现动态数组功能的?Slice切片原理解析
