指针与切片

Go语言中的指针和切片（slice）

---

一、切片（Slice）的底层结构

Go语言的切片本质上是一个动态数组的抽象，其底层由三个关键部分组成：

type slice struct {
    array *[ ]T    // 指向底层数组的指针
    len   int      // 当前长度
    cap   int      // 容量（可扩展的空间）
}

• 指针：array指向底层数组的起始位置。
• 长度：len表示当前已使用的元素数量。
• 容量：cap表示底层数组的总长度（从起始位置到数组末尾）。

---

二、指针与切片的核心联系

1. 切片是引用类型

• 切片本身并不直接存储数据，而是通过内部的指针引用底层数组。
• 赋值或传递切片时，只是复制切片的结构（指针、长度、容量），不复制底层数组。

  s1 := []int{1, 2, 3}
  s2 := s1          // s2和s1共享同一个底层数组
  s2[0] = 100       // 修改s2会影响s1
  fmt.Println(s1)   // 输出 [100, 2, 3]
  

2. 函数参数传递

• 当切片作为函数参数传递时，传递的是切片结构的值拷贝（包含指针的副本）。
• 函数内部修改切片的元素会直接影响原始数据，但修改切片的长度或容量（如append）不会影响原切片。

  func modifySlice(s []int) {
      s[0] = 100     // 修改底层数组，影响原切片
      s = append(s, 4)  // 扩容可能导致新数组分配，不影响原切片
  }
  
  func main() {
      s := []int{1, 2, 3}
      modifySlice(s)
      fmt.Println(s)  // 输出 [100, 2, 3]（未包含4）
  }
  

3. 切片扩容与指针变化

• 当切片通过append操作超过容量时，会触发扩容，分配新数组并更新指针。

  s := make([]int, 2, 3)  // 容量为3
  s = append(s, 1)        // 容量足够，不扩容
  s = append(s, 2)        // 容量不足，扩容到6，指针指向新数组
  

• 扩容后，新旧切片指向不同的底层数组，修改不再相互影响。

4. 指针与切片的关系

• 直接操作指针：通过指针可以直接修改底层数组。

  arr := [3]int{1, 2, 3}
  s := arr[:]
  p := &s[0]
  *p = 100       // 直接通过指针修改底层数组
  fmt.Println(arr)  // 输出 [100, 2, 3]
  

• 切片指针的用途：如果需要在函数中修改切片的长度或容量，需传递切片的指针。

  func appendToSlice(s *[]int, val int) {
      *s = append(*s, val)
  }
  
  func main() {
      s := []int{1, 2, 3}
      appendToSlice(&s, 4)
      fmt.Println(s)  // 输出 [1, 2, 3, 4]
  }
  

---

三、常见问题与最佳实践

1. 数据共享与竞态条件

• 多个切片共享同一底层数组时，并发修改可能导致数据竞争。

  var wg sync.WaitGroup
  s := []int{1, 2, 3}
  
  wg.Add(2)
  go func() {
      s[0] = 100  // 并发修改
      wg.Done()
  }()
  go func() {
      s[0] = 200  // 并发修改
      wg.Done()
  }()
  wg.Wait()
  // 结果不确定！
  

  解决方案：使用互斥锁或避免共享可变数据。

2. 内存泄漏

• 大切片保留对底层数组的引用时，即使只使用一小部分，也会阻止整个数组被GC回收。

  var bigData = make([]byte, 1<<30)  // 1GB数据
  smallSlice := bigData[:10]
  // bigData无法被回收，因为smallSlice仍引用它！
  

  解决方案：使用copy创建独立切片。

3. 性能优化

• 避免频繁扩容：预分配足够容量（make([]T, 0, capacity)）。
• 减少切片拷贝：利用切片共享特性传递数据。

---

四、总结

场景	指针与切片的关系
数据共享	切片通过内部指针共享底层数组，修改元素会影响所有引用该数组的切片。
函数参数传递	传递切片结构的值拷贝，函数内修改元素影响原数据，但扩容不影响原切片。
切片扩容	扩容后指针指向新数组，与原切片解耦。
指针操作	直接操作切片元素的指针可修改底层数组，需注意并发安全。

核心结论：切片通过内部指针实现高效的数据引用，但需明确其内存共享特性，避免意外副作用。在需要修改切片长度或容量时，需传递切片指针。