2023全新GO工程师面试总攻略，助力快速斩获offer

用户8566614257207
127 阅读12分钟

2023全新GO工程师面试总攻略，助力快速斩获offer

核心代码，注释必读

// download：3w ukoou com

数组和切片有什么区别

Go语言中的数组大概相当与C/C++中的数组，固定大小，不能够动态扩展大小，而切片大概相当与C++中的Vector，可以动态扩展大小，当大小超过容量时，重新分配一块内存，然后将数据复制到新的内存区域。下面我们通过几个问题来更好理解golang 的数组和切片，一起来看看吧。

一、数组

Go的切片是在数组之上的抽象数据类型，因此在了解切片之前必须要先理解数组。

1、数组的三种申明方式

  • var identifier [len]type
  • var identifier = [len]type{value1, value2, … , valueN}
  • var identifier = […]type{value1, value2, … , valueN}

相对应的：

  • identifier := [len]type{}
  • identifier := [len]type{value1, value2, … , valueN}
  • identifier := […]type{value1, value2, … , valueN}

例子：

var iarray1 [5]int32
var iarray2 [5]int32 = [5]int32{1, 2, 3, 4, 5}
iarray3 := [5]int32{1, 2, 3, 4, 5}
iarray4 := [5]int32{6, 7, 8, 9, 10}
iarray5 := [...]int32{11, 12, 13, 14, 15}
iarray6 := [4][4]int32{{1}, {1, 2}, {1, 2, 3}}  

fmt.Println(iarray1)
fmt.Println(iarray2)
fmt.Println(iarray3)
fmt.Println(iarray4)
fmt.Println(iarray5)
fmt.Println(iarray6)

结果：

[0 0 0 0 0]
[1 2 3 4 5]
[1 2 3 4 5]
[6 7 8 9 10]
[11 12 13 14 15]
[[1 0 0 0] [1 2 0 0] [1 2 3 0] [0 0 0 0]]

我们看数组 iarray1，只声明，并未赋值，Go语言帮我们自动赋值为0。再看 iarray2 和 iarray3 ，我们可以看到，Go语言的声明，可以表明类型，也可以不表明类型，var iarray3 = [5]int32{1, 2, 3, 4, 5} 也是完全没问题的。

2、数组的容量和长度

数组的容量和长度是一样的。cap() 函数和 len() 函数均输出数组的容量（即长度）

3、类型

数组是值类型，将一个数组赋值给另一个数组时，传递的是一份拷贝。而切片是引用类型，切片包装的数组称为该切片的底层数组。看下面的例子：

//a是一个数组，注意数组是一个固定长度的，初始化时候必须要指定长度，不指定长度的话就是切片了
a := [3]int{1, 2, 3}
//b是数组，是a的一份拷贝
b := a
//c是切片，是引用类型，底层数组是a
c := a[:]
for i := 0; i < len(a); i++ {
 a[i] = a[i] + 1
}
//改变a的值后，b是a的拷贝，b不变，c是引用，c的值改变
fmt.Println(a) //[2,3,4]
fmt.Println(b) //[1 2 3]
fmt.Println(c) //[2,3,4]

二、切片

Go语言中，切片是长度可变、容量固定的相同的元素序列。Go语言的切片本质是一个数组。容量固定是因为数组的长度是固定的，切片的容量即隐藏数组的长度。长度可变指的是在数组长度的范围内可变。

1、切片的四种创建方式

  • var slice1 = make([]int,5,10)
  • var slice2 = make([]int,5)
  • var slice3 = []int{}
  • var slice4 = []int{1,2,3,4,5}

相对应的：

  • slice1 := make([]int,5,10)
  • slice2 := make([]int,5)
  • slice3 := []int{}
  • slice4 := []int{1,2,3,4,5}

以上对应的输出

[0 0 0 0 0]
[0 0 0 0 0]
[]
[1 2 3 4 5]

从3)、4)可见，创建切片跟创建数组唯一的区别在于 Type 前的“ [] ”中是否有数字，为空，则代表切片，否则则代表数组。因为切片是长度可变的

2、隐藏数组

Go的切片是在数组之上的抽象数据类型，所以创建的切片始终都有一个数组存在。

举例说明：

slice0 := []string{"a", "b", "c", "d", "e"}
slice1 := slice0[2 : len(slice0)-1]
slice2 := slice0[:3]
fmt.Println(slice0, slice1, slice2)
slice2[2] = "8"
fmt.Println(slice0, slice1, slice2)

输出：

[a b c d e] [c d] [a b c]
[a b 8 d e] [8 d] [a b 8]

也说明，切片slice0 、 slice1 和 slice2是同一个底层数组的引用，所以slice2改变了，其他两个都会变

3、append追加切片

内置函数append可以向一个切片后追加一个或多个同类型的其他值。如果追加的元素数量超过了原切片容量，那么最后返回的是一个全新数组中的全新切片。如果没有超过，那么最后返回的是原数组中的全新切片。无论如何，append对原切片无任何影响。

举例说明：

slice1 := make([]int, 2, 5)
fmt.Println(len(slice1), cap(slice1))
for k := range slice1{
    fmt.Println(&slice1[k])
}
slice1 = append(slice1,4)
fmt.Println(len(slice1), cap(slice1))
for k := range slice1{
    fmt.Println(&slice1[k])
}
slice1 = append(slice1,5,6,7)
fmt.Println(len(slice1), cap(slice1))
for k := range slice1{
    fmt.Println(&slice1[k])
}

输出：

2 5 //长度和容量
0xc420012150
0xc420012158

3 5 //第一次追加，未超出容量，所以内存地址未发生改变
0xc420012150
0xc420012158
0xc420012160

6 10 //第二次追加，超过容量，内存地址都发生了改变,且容量也发生了改变,且是原来的2倍
0xc4200100f0
0xc4200100f8
0xc420010100
0xc420010108
0xc420010110
0xc420010118

再看一个例子：

slice1 := make([]int, 2, 5)
slice2 := slice1[:1]
fmt.Println(len(slice1), cap(slice1))
for k := range slice1{
    fmt.Println(&slice1[k])
}
fmt.Println(len(slice2), cap(slice2))
for k := range slice2{
    fmt.Println(&slice2[k])
}

slice2 = append(slice2,4,5,6,7,8)

fmt.Println(len(slice1), cap(slice1))
for k := range slice1{
    fmt.Println(&slice1[k])
}
fmt.Println(len(slice2), cap(slice2))
for k := range slice2{
    fmt.Println(&slice2[k])
}

以上输出：

2 5 //slice1的长度和容量
0xc4200700c0
0xc4200700c8

1 5  //slice2的长度和容量
0xc4200700c0

2 5 //slice2追加后，slice1的长度和容量、内存都未发生改变
0xc4200700c0
0xc4200700c8

6 10 //slice2追加后，超过了容量，所以slice2的长度和容量、内存地址都发生改变。
0xc42007e000
0xc42007e008
0xc42007e010
0xc42007e018
0xc42007e020
0xc42007e028

4、切片的复制 copy

复制切片要保证目标切片有足够长度（注意与容量无关），如果目标切片长度不足，则只复制到目标切片长度的数据，而不会自行改变目标切片长度来填充其它数据。

指针保存着一个值的内存地址，类型 *T代表指向T 类型值的指针。其零值为nil。

&操作符为它的操作数生成一个指针。

i := 42
p = &i

*操作符则会取出指针指向地址的值，这个操作也叫做“解引用”。

fmt.Println(*p) // 通过指针p读取存储的值
*p = 21         // 通过指针p设置p执行的内存地址存储的值

为什么需要指针类型呢？参考一个从go101网站上看到的例子 ：

package main

import "fmt"

func double(x int) { 
   x += x
}

func main() { 
   var a = 3 
   double(a)
    fmt.Println(a) // 3
}

在 double 函数里将 a 翻倍，但是例子中的函数却做不到。因为 Go 语言的函数传参都是值传递。double 函数里的 x 只是实参 a 的一个拷贝，在函数内部对 x 的操作不能反馈到实参 a。

把参数换成一个指针就可以解决这个问题了。

package main
import "fmt"

func double(x *int) { 
   *x += *x
    x = nil
}

func main() {
    var a = 3
    double(&a)
    fmt.Println(a) // 6
    p := &a
    double(p)
    fmt.Println(a, p == nil) // 12 false
}

上面的程序乍一看你可能对下面这一行代码有些疑惑

x = nil

稍微思考一下上面说的Go语言里面参数都是值传递，你就会知道这一行代码根本不影响外面的变量 a。因为参数都是值传递，所以函数内的 x 也只是对 &a 的一个拷贝。

*x += *x

这一句把 x 指向的值（也就是 &a 指向的值，即变量 a）变为原来的 2 倍。但是对 x 本身（一个指针）的操作却不会影响外层的 a，所以在double函数内部的 x=nil 不会影响外面。

指针的限制

相较于 C 语言指针的灵活，Go 语言里指针多了不少限制，不过这让我们：既可以享受指针带来的便利，又避免了指针的危险性。下面就简单说一下 Go 对指针操作的一些限制

限制一：指针不能参与运算

来看一个简单的例子：

package main

import "fmt"

func main() {
 a := 5
 p := a
 fmt.Println(p)
 p = &a + 3
}

上面的代码将不能通过编译，会报编译错误：

invalid operation: &a + 3 (mismatched types *int and int)

也就是说 Go 不允许对指针进行数学运算。

限制二：不同类型的指针不允许相互转换。

下面的程序同样也不能编译成功:

package main

func main() {
 var a int = 100
 var f *float64
 f = *float64(&a)
}

限制三：不同类型的指针不能比较和相互赋值

这条限制同上面的限制二，因为指针之间不能做类型转换，所以也没法使用==或者!=进行比较了，同样不同类型的指针变量相互之间不能赋值。比如下面这样，也是会报编译错误。

package main

func main() {
 var a int = 100
 var f *float64
 f = &a
}

Go语言的指针是类型安全的，但它有很多限制，所以 Go 还有提供了可以进行类型转换的通用指针，这就是 unsafe 包提供的 unsafe.Pointer。在某些情况下，它会使代码更高效，当然如果掌握不好就使用，也更容易让程序崩溃。

unsafe 包

unsafe 包用于编译阶段可以绕过 Go 语言的类型系统，直接操作内存。例如，利用 unsafe 包操作一个结构体的未导出成员。unsafe 包让我可以直接读写内存的能力。

unsafe包只有两个类型，三个函数，但是功能很强大。

type ArbitraryType int
type Pointer *ArbitraryType

func Sizeof(x ArbitraryType) uintptr
func Offsetof(x ArbitraryType) uintptr
func Alignof(x ArbitraryType) uintptr

ArbitraryType是int的一个别名，在 Go 中ArbitraryType有特殊的意义。代表一个任意Go表达式类型。Pointer是int指针类型的一个别名，在 Go 中可以把任意指针类型转换成unsafe.Pointer类型。

三个函数的参数均是ArbitraryType类型，就是接受任何类型的变量。

  • Sizeof接受任意类型的值(表达式)，返回其占用的字节数,这和c语言里面不同，c语言里面sizeof函数的参数是类型，而这里是一个值，比如一个变量。
  • Offsetof：返回结构体成员在内存中的位置距离结构体起始处的字节数，所传参数必须是结构体的成员（结构体指针指向的地址就是结构体起始处的地址，即第一个成员的内存地址）。
  • Alignof返回变量对齐字节数量，这个函数虽然接收的是任何类型的变量，但是有一个前提，就是变量要是一个struct类型，且还不能直接将这个struct类型的变量当作参数，只能将这个struct类型变量的值当作参数，具体细节咱们到以后聊内存对齐的文章里再说。

注意以上三个函数返回的结果都是 uintptr 类型，这和 unsafe.Pointer 可以相互转换。三个函数都是在编译期间执行

unsafe.Pointer

unsafe.Pointer称为通用指针，官方文档对该类型有四个重要描述：

  1. 任何类型的指针都可以被转化为Pointer
  2. Pointer可以被转化为任何类型的指针
  3. uintptr可以被转化为Pointer
  4. Pointer可以被转化为uintptr

unsafe.Pointer是特别定义的一种指针类型（译注：类似C语言中的void类型的指针），在Go 语言中是用于各种指针相互转换的桥梁，它可以持有任意类型变量的地址。

什么叫"可以持有任意类型变量的地址"呢？意思就是使用 unsafe.Pointer 转换的变量，该变量一定要是指针类型，否则编译会报错。

a := 1
b := unsafe.Pointer(a) //报错
b := unsafe.Pointer(&a) // 正确

和普通指针一样，unsafe.Pointer 指针也是可以比较的，并且支持和 nil 比较判断是否为空指针。

unsafe.Pointer 不能直接进行数学运算，但可以把它转换成 uintptr，对 uintptr 类型进行数学运算，再转换成 unsafe.Pointer 类型。

// uintptr、unsafe.Pointer和普通指针之间的转换关系
uintptr <==> unsafe.Pointer <==> *T

uintptr

uintptr是 Go 语言的内置类型，是能存储指针的整型，在64位平台上底层的数据类型是 uint64。

// uintptr is an integer type that is large enough to hold the bit pattern of
// any pointer.
type uintptr uintptr

typedef unsigned long long int  uint64;
typedef uint64          uintptr;

一个unsafe.Pointer指针也可以被转化为uintptr类型，然后保存到uintptr类型的变量中（注：这个变量只是和当前指针有相同的一个数字值，并不是一个指针），然后用以做必要的指针数值运算。（uintptr是一个无符号的整型数，足以保存一个地址）这种转换虽然也是可逆的，但是随便将一个 uintptr 转为 unsafe.Pointer指针可能会破坏类型系统，因为并不是所有的数字都是有效的内存地址。

还有一点要注意的是，uintptr 并没有指针的语义，意思就是存储 uintptr 值的内存地址在Go发生GC时会被回收。而 unsafe.Pointer 有指针语义，可以保护它不会被垃圾回收。

avatar
文章
阅读
粉丝