概念
切片(slice)是对数组一个连续片段的引用,,所以切片是一个引用类型(更类似于 C/C++ 中的数组,Python 中的 list )。因为切片是引用,不需要使用额外的内存存储并且比数组更有效率,所以在 Go 中 切片比数组更常用。
构成
一个 slice 由三个部分构成:指针、长度和容量:
- 指针:指向第一个
slice元素对应的底层数组元素的地址(注意,slice的第一个元素并不一定就是数组的第一个元素) - 长度对应
slice中元素的数目,不能超过容量 - 容量一般是从
slice的开始位置到底层数组的结尾位置,内置的len和cap函数分别返回slice的长度和容量。

创建
数组切片
Slice 本身没有数据,是对底层数组的 view。多个 slice 之间可以共享底层的数据,并且引用的数组部分区间可能重叠,即一个切片和相关数组的其他切片是共享存储的。相反,不同的数组总是代表不同的存储(数组实际上是切片的构建块)。
arr := [...]int{0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7} // [0 1 2 3 4 5 6 7]
s := arr[2:6] // [2 3 4 5]
// 共享存储
s[0] = 10
fmt.Println(arr) // [0 1 10 3 4 5 6 7]
fmt.Println((s)) // [10 3 4 5]
数组和
slice之间有着紧密的联系,和数组不同的是,切片的长度可以在运行时修改,最小为0最大为相关数组的长度。可以这么看,切片是一个长度可变的数组。
声明赋值
切片与数组的类型字面量的唯一不同是不包含代表其长度的信息。因此,不同长度的切片值是有可能属于同一个类型的,不同长度的数组值必定属于不同类型。
s := []int{1, 2, 3}
使用append
由于值传递的关系,必须接收 append 的返回值:
s = append(s, val)
s = append(s, val1,val2, val3)
s = append(s, slice...)
var s []int
for i :=0; i<10; i++ {
s = append(s, i)
}
fmt.Println(s)
使用make
cap 是可选参数:make([]type, len, cap)
s1 := make([]int, 16)
s2 := make([]int, 10, 32)
扩展阅读 —— new() 和 make() 的区别:
两者都在堆上分配内存,但是它们的行为不同,适用于不同的类型:
new(T)为类型T分配一片内存,初始化为0并且返回类型为*T的内存地址,返回一个指向类型为T,值为0的地址的指针。适用于数组、结构体。make(T)返回一个类型为T的初始值,它只适用于3种内建的引用类型:切片、map和channel。
也就是说,new 函数分配内存,make 函数初始化。
特性
长度len
切片元素的个数,使用内置函数 len 获取。
容量cap
数组的容量是其长度,切片的容量是切片的第一个元素到底层数组的最后一个元素的长度。
如果切片操作超出 cap(s) 的上限将导致一个panic 异常,但是超出 len(s) 则是意味着扩展了 slice,新 slice 的长度会变大(请见添加元素 - 自动扩展cap)。
// 数组的容量是其长度
arr := [...]int{0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7}
fmt.Println(cap(arr)) // 8
// 切片的容量
arr := [...]int{0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7}
s1 := arr[2:6] // [2 3 4 5]
s2 := s1[3:5] // [5 6],注意,扩展了
fmt.Println(cap(s1)) // 6
fmt.Println(cap(s2)) // 3
操作
添加元素
arr := [...]int{0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7}
s1 := arr[2:6]
s2 := s1[3:5]
s3 := append(s2, 10)
s4 := append(s3, 11)
s5 := append(s4, 12)
fmt.Println(s1) // [2 3 4 5]
fmt.Println(s2) // [5 6],注意,扩展了s1
fmt.Println(s3) // [5 6 10]
fmt.Println(s4) // [5 6 10 11]
fmt.Println(s5) // [5 6 10 11 12]
fmt.Println(arr) // [0 1 2 3 4 5 6 10]
观察最后的 arr, 长度仍然是 7,说明 s3 的 append 改变了原 array。s4、s5 的 append 由于超出了底层数组的容量,实际上 s3、s4 不再 view 原 arr 了,而是 view 了个新的更加长的 array。
可见,添加元素时如果超越了 cap,系统会重新分配更大的底层数组。如果原数组不再被使用,会被垃圾回收。
自动扩展 cap:
var s []int
for i :=0; i<10; i++ {
s = append(s, i)
fmt.Println(len(s), cap(s))
}
fmt.Println(s)
// 1 1
// 2 2
// 3 4
// 4 4
// 5 8
// 6 8
// 7 8
// 8 8
// 9 16
// 10 16
// [0 1 2 3 4 5 6 7 8 9]
删除元素
删除索引为 3 的元素,也可以使用 copy 实现,见模拟stack。
arr := [...]int{0, 1, 2, 3, 4, 5}
s := arr[:] // [0 1 2 3 4 5]
s = append(s[:3], s[4:]...)
fmt.Println(s) // [0 1 2 4 5]
切片拷贝
copy(dst slice, src slice):对第一个参数值进行修改。
两个 slice 可以共享同一个底层数组,甚至有重叠也没有问题。copy 函数将返回成功复制的元素的个数,等于两个 slice 中较小的长度,所以我们不用担心覆盖会超出目标 slice 的范围。
s1 := []int{1, 2}
s2 := []int{4, 5, 6}
copy(s1, s2)
fmt.Println(s1) // [4 5]
s1 := []int{1, 1, 1, 1}
s2 := []int{4, 5, 6}
copy(s1, s2)
fmt.Println(s1) // [4 5 6 1]
遍历
for-range 结构遍历切片
比较
和数组不同的是,slice 之间不能比较,因此我们不能使用 == 操作符来判断两个 slice 是否含有全部相等元素。
标准库提供了高度优化的 bytes.Equal 函数来判断两个字节型 slice 是否相等([]byte),但是对于其他类型的 slice,我们必须自己展开每个元素进行比较:
func equal(x, y []string) bool {
if len(x) != len(y) {
return false
}
for i := range x {
if x[i] != y[i] {
return false
}
}
return true
}
nil
slice 唯一合法的比较操作是和 nil 比较:
if slice1 == nil { /* ... */ }
- 一个零值的
slice等于nil - 一个
nil值的slice并没有底层数组 - 一个
nil值的slice的长度和容量都是0,但是也有非nil值的slice的长度和容量也是0的,例如[]int{}或make([]int, 3)[3:] - 一个
nil值的slice的行为和其它任意0长度的slice一样,所有Go语言函数应该同等式对待nil值的slice和0长度的slice。 - 如果需要测试一个
slice是否是空的,使用len(s) == 0来判断,不要用s == nil来判断
var s1 []int
fmt.Println(len(s1), s1 == nil) // 0 true
s2 := []int{}
fmt.Println(len(s2), s2 == nil) // 0 false
s3 := []int(nil)
fmt.Println(len(s3), s3 == nil) // 0 true
函数传参
如果一个函数需要对数组操作,最好把参数声明为切片。当调用函数时,把数组分片,传入切片引用。
数组元素和
package main
import "fmt"
func sum(a []int) int {
s := 0
for i := range a {
s += i
}
return s
}
func main() {
arr := [...]int{0, 1, 2, 3, 4, 5}
fmt.Println(sum(arr[:])) // 15
var s1 []int
fmt.Println(s1 == nil, sum(s1)) // true 0
s2 := []int{}
fmt.Println(s2 == nil, sum(s2)) // false 0
}
反转数组
package main
import "fmt"
func reverse(s []int) {
// for i, j := 0, len(s)-1; i < j; i, j = i+1, j-1 {
// s[i], s[j] = s[j], s[i]
// }
for index, i := range s {
s[index], s[len(s) - i - 1] = s[len(s) - i - 1], s[index]
}
}
func main() {
arr := [...]int{0, 1, 2, 3, 4, 5}
reverse(arr[:])
fmt.Println(arr)
var s1 []int
reverse(s1)
fmt.Println(s1)
s2 := []int{}
reverse(s2)
fmt.Println(s2)
}
应用技巧
去除空值
举个例子,去除切片中的空值。注意,输入的 slice 和输出的 slice 共享同一底层数组,这有可能修改了原来的数组。这是重用原来的 slice ,节约了内存。
package main
import (
"fmt"
)
func nonempty(strings []string) []string {
i := 0
for _, s := range strings {
if s != "" {
strings[i] = s
i++
}
}
return strings[:i]
}
func main() {
data := []string{"one", "", "three"}
fmt.Printf("%q\n", nonempty(data)) // ["one" "three"]
fmt.Printf("%q\n", data) // ["one" "three" "three"],改变原数组
}
使用 append 函数实现:
func nonempty2(strings []string) []string {
out := strings[:0] // 注意,重用原 slice 的关键
for _, s := range strings {
if s != "" {
out = append(out, s)
}
}
return out
}
模拟栈
上面的 nonempty2 函数是用 slice 模拟一个 stack,最初给定的空 slice 对应一个空的 stack:
插入元素(push):
stack = append(stack, v)
取出最顶部(slice的最后)的元素:
top := stack[len(stack)-1]
通过收缩 stack 弹出栈顶的元素(pop):
stack = stack[:len(stack)-1] // pop
删除 slice 中间的某个元素并保存原有的元素顺序:
func remove(slice []int, i int) []int {
copy(slice[i:], slice[i+1:])
return slice[:len(slice)-1]
// 或者
// return append(slice[:i], slice[i+1:]...)
}
深入理解
appendInt
append 函数对于理解 slice 底层是如何工作的非常重要。下面是第一个版本的 appendInt 函数,专门用于处理 []int 类型的 slice:
func appendInt(x []int, y int) []int {
var z []int
zlen := len(x) + 1
if zlen <= cap(x) {
// There is room to grow. Extend the slice.
z = x[:zlen]
} else {
// There is insufficient space. Allocate a new array.
// Grow by doubling, for amortized linear complexity.
zcap := zlen
if zcap < 2*len(x) {
zcap = 2 * len(x)
}
z = make([]int, zlen, zcap)
copy(z, x) // a built-in function; see text
}
z[len(x)] = y
return z
}
- 先检测
slice底层数组是否有足够的容量来保存新添加的元素 - 如果空间足够,直接在原有底层数组之上扩展
slice,将新添加的y元素复制到新扩展的空间,并返回slice。可见,输入的x和输出的z共享相同的底层数组 - 如果没有足够的增长空间,
appendInt函数则会先分配一个足够大的slice用于保存新的结果,先将输入的x复制到新的空间,然后添加y元素。结果z和输入的x引用的将是不同的底层数组 - 为了提高内存使用效率,新分配的数组一般略大于保存
x和y所需要的最低大小。通过在每次扩展数组时直接将长度翻倍从而避免了多次内存分配,也确保了添加单个元素操的平均时间是一个常数时间。
append
内置的 append 函数可能比 appendInt 的内存扩展策略更复杂,通常我们并不知道 append 调用是否导致了内存的重新分配,所以也不能确认新的 slice 和原始的 slice 是否引用的是相同的底层数组空间。此时,我们就不能确认在原先的 slice 上的操作是否会影响到新的 slice。在这种情况下,通常是将 append 返回的结果直接赋值给输入的 slice 变量:s = append(s, val)。
更新 slice 变量不仅对调用 append 函数是必要的,实际上对应任何可能导致长度、容量或底层数组变化的操作都是必要的。要正确地使用 slice,需要记住尽管底层数组的元素是间接访问的,但是 slice 对应结构体本身的指针、长度和容量部分是直接访问的。要更新这些信息需要像上面例子那样一个显式的赋值操作。从这个角度看,slice 并不是一个纯粹的引用类型,它实际上是一个类似下面结构体的聚合类型:
type IntSlice struct {
ptr *int
len, cap int
}
内置的 append 函数可以追加多个元素,甚至追加一个 slice:
var x []int
x = append(x, 1)
x = append(x, 2, 3)
x = append(x, 4, 5, 6)
x = append(x, x...) // append the slice x
修改 appendInt,实现类似 append 函数的功能:
func appendInt(x []int, y ...int) []int {
var z []int
zlen := len(x) + len(y)
// ...expand z to at least zlen...
copy(z[len(x):], y)
return z
}