Golang 【basic_leaming】切片

阅读目录

• 1、为什么要使用切片
• 2、切片的定义
• 3、关于nil 的认识
• 4、切片的循环遍历
• 5、基于数组定义切片
• 6、切片再切片
• 7、关于切片的长度和容量
• 8、切片的本质底层
• 9、使用 make() 函数构造切片
• 10、切片不能直接比较
• 11、切片是引用数据类型 -- 注意切片的赋值拷贝
• 12、append() 方法为切片添加元素
• 13、使用 copy() 函数复制切片
• 14、从切片中删除元素
• 15、练习题
• 16、切片的基础操作

• 1 创建和初始化
• 1.1 使用 make
• 1.2 通过切片字面量来声明切片
• 1.3 基于现有数组或切片来创建切片的方法
• 2 nil 和空切片
• 3 切片增长
• 4 迭代切片
• 5 在函数间传递切片

1、为什么要使用切片

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：

package main

func arraySum(x [4]int) int {
	sum := 0
	for _, v := range x {
		sum = sum + v
	}
	return sum
}
func main() {
	a := [4]int{1, 2, 3, 4}
	println(arraySum(a)) // 10

	b := [5]int{1, 2, 3, 4, 5}
	println(arraySum(b)) //错误
}

这个求和函数只能接受 [4]int 类型，其他的都不支持。所以传入长度为 5 的数组的时候就会报错。

2、切片的定义

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。

切片是一个引用类型，它的内部结构包含地址、长度 和 容量。

声明切片类型的基本语法如下：

var name []T

其中：

1、name:表示变量名
2、T: 表示切片中的元素类型

举个例子：

package main

import "fmt"

func main() {
	// 声明切片类型
	var a []string              //声明一个字符串切片
	var b = []int{}             //声明一个整型切片并初始化
	var c = []bool{false, true} //声明一个布尔切片并初始化
	var d = []bool{false, true} //声明一个布尔切片并初始化
	fmt.Println(a)              //[]
	fmt.Println(b)              //[]
	fmt.Println(c)              //[false true]
	fmt.Println(a == nil)       //true
	fmt.Println(b == nil)       //false
	fmt.Println(c == nil)       //false
	// 切片是引用类型，不支持直接比较，只能和nil 比较
	fmt.Println(c == d)         
}

3、关于nil 的认识

当你声明了一个变量, 但却还并没有赋值时, golang 中会自动给你的变量赋值一个默认零值。

这是每种类型对应的零值。

bool -> false
numbers -> 0
string-> ""
pointers -> nil
slices -> nil
maps -> nil
channels -> nil
functions -> nil
interfaces -> nil

4、切片的循环遍历

切片的循环遍历和数组的循环遍历是一样的。

package main

import "fmt"

func main() {
	var a = []string{"北京", "上海", "深圳"}
	// 方法1：for 循环遍历
	for i := 0; i < len(a); i++ {
		fmt.Println(a[i])
	}
	// 方法2：for range 遍历
	for index, value := range a {
		fmt.Println(index, value)
	}
}

PS E:\golang\src> go run .\main.go
北京
上海
深圳
0 北京
1 上海
2 深圳
PS E:\golang\src>

5、基于数组定义切片

由于切片的底层就是一个数组，所以我们可以基于数组定义切片。

package main

import "fmt"

func main() {
	// 基于数组定义切片
	a := [5]int{55, 56, 57, 58, 59}
	//基于数组a 创建切片，包括元素a[1],a[2],a[3]
	b := a[1:4]
	fmt.Println(b)
	//[56 57 58]
	fmt.Printf("type of b:%T\n", b)
	//type of b:[]int
}

还支持如下方式：

c := a[1:] //[56 57 58 59]
d := a[:4] //[55 56 57 58]
e := a[:] //[55 56 57 58 59]

6、切片再切片

除了基于数组得到切片，我们还可以通过切片来得到切片。

package main

import "fmt"

func main() {
	//切片再切片
	a := [...]string{"北京", "上海", "广州", "深圳", "成都", "重庆"}
	fmt.Printf("a:%v type:%T len:%d cap:%d\n", a, a, len(a), cap(a))
	b := a[1:3]
	fmt.Printf("b:%v type:%T len:%d cap:%d\n", b, b, len(b), cap(b))
	c := b[1:5]
	fmt.Printf("c:%v type:%T len:%d cap:%d\n", c, c, len(c), cap(c))
}

输出：
a:[北京上海广州深圳成都重庆] type:[6]string len:6 cap:6
b:[上海广州] type:[]string len:2 cap:5
c:[广州深圳成都重庆] type:[]string len:4 cap:4

注意： 对切片进行再切片时，索引不能超过原数组的长度，否则会出现索引越界的错误。

7、关于切片的长度和容量

切片拥有自己的长度和容量，我们可以通过使用内置的 len() 函数求长度，使用内置的 cap() 函数求切片的容量。

切片的长度就是它所包含的元素个数。

切片的容量是从它的第一个元素开始数，到其底层数组元素末尾的个数。

切片 s 的长度和容量可通过表达式 len(s) 和 cap(s) 来获取。

package main

import "fmt"

func main() {
	s := []int{2, 3, 5, 7, 11, 13}
	fmt.Println(s)
	
	fmt.Printf("长度:%v 容量%v\n", len(s), cap(s))
	
	c := s[:2]
	fmt.Println(c)
	
	fmt.Printf("长度:%v 容量%v\n", len(c), cap(c))
	
	d := s[1:3]
	fmt.Println(d)
	
	fmt.Printf("长度:%v 容量%v", len(d), cap(d))
}

输出：

PS E:\golang\src> go run .\main.go
[2 3 5 7 11 13]
长度:6 容量6
[2 3]
长度:2 容量6
[3 5]
长度:2 容量5
PS E:\golang\src>

1、第一个输出为 [2,3,5,7,11,13]，长度为 6，容量为 6。

2、c :=s[:2] 后输出：[2 3]， 左指针 s[0]，右指针 s[2] , 所以长度为 2，容量为 6。

3、d := s[1:3] 后输出：[3 5]， 左指针s[1]，右指针s[3] , 所以长度为 2，容量为 5。

8、切片的本质底层

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）
• 切片的容量（cap）

举个例子，现在有一个数组 a := [8]int{0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7} ，切片 s1 := a[:5]，相应示意图如下。

切片 s2 := a[3:6] ，相应示意图如下：

切片可以理解为对底层数组进行了抽象，并提供了相关的操作方法。

9、使用 make() 函数构造切片

我们上面都是基于数组来创建的切片，如果需要动态的创建一个切片，我们就需要使用内置的 make() 函数，格式如下：

make([]T, size, cap)

其中：
1、 T: 切片的元素类型
2、 size: 切片中元素的数量
3、 cap: 切片的容量

举个例子：

package main

import "fmt"

func main() {
	a := make([]int, 2, 10)
	fmt.Println(a)      //[0 0]
	fmt.Println(len(a)) //2
	fmt.Println(cap(a)) //10
}

PS E:\golang\src> go run .\main.go
[0 0]
2
10
PS E:\golang\src>

上面代码中 a 的内部存储空间已经分配了 10 个，但实际上只用了 2 个。

容量并不会影响当前元素的个数，所以 len(a) 返回2，cap(a) 则返回该切片的容量。

10、切片不能直接比较

切片之间是不能比较的，我们不能使用 == 操作符来判断两个切片是否含有全部相等元素。

切片唯一合法的比较操作是和 nil 比较。

一个 nil 值的切片并没有底层数组，一个 nil 值的切片的长度和容量都是 0。

但是我们不能说一个长度和容量都是 0 的切片一定是nil，例如下面的示例：

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

所以要判断一个切片是否是空的，要是用 len(s) == 0 来判断，不应该使用 s == nil 来判断。

11、切片是引用数据类型 – 注意切片的赋值拷贝

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。

package main

import "fmt"

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]
}

12、append() 方法为切片添加元素

Go 语言的内建函数 append() 可以为切片动态添加元素，每个切片会指向一个底层数组，这个数组的容量够用就添加新增元素。

当底层数组不能容纳新增的元素时，切片就会自动按照一定的策略进行“扩容”，此时该切片指向的底层数组就会更换。

“扩容”操作往往发生在 append() 函数调用时，所以我们通常都需要用原变量接收 append 函数的返回值。

给切片追加元素的错误写法：

s3 := []int{1, 2, 3, 5, 6, 7}
s3[6] = 8
fmt.Println(s3) 
//index out of range [6] with length 6

append() 方法为切片追加元素：

package main

import "fmt"

func main() {
	//append()添加元素和切片扩容
	var numSlice []int

	for i := 0; i < 10; i++ {
		numSlice = append(numSlice, i)
		fmt.Printf("%v len:%d cap:%d ptr:%p\n", numSlice, len(numSlice), cap(numSlice), numSlice)
	}
}

PS E:\golang\src> go run .\main.go
[0] len:1 cap:1 ptr:0xc00000e098
[0 1] len:2 cap:2 ptr:0xc00000e0e0
[0 1 2] len:3 cap:4 ptr:0xc0000141a0
[0 1 2 3] len:4 cap:4 ptr:0xc0000141a0
[0 1 2 3 4] len:5 cap:8 ptr:0xc000012380
[0 1 2 3 4 5] len:6 cap:8 ptr:0xc000012380
[0 1 2 3 4 5 6] len:7 cap:8 ptr:0xc000012380
[0 1 2 3 4 5 6 7] len:8 cap:8 ptr:0xc000012380
[0 1 2 3 4 5 6 7 8] len:9 cap:16 ptr:0xc00010c080
[0 1 2 3 4 5 6 7 8 9] len:10 cap:16 ptr:0xc00010c080
PS E:\golang\src>

从上面的结果可以看出：

1、append() 函数将元素追加到切片的最后并返回该切片。
2、切片 numSlice 的容量按照1，2，4，8，16 这样的规则自动进行扩容，每次扩容后都是扩容前的2 倍。

append() 函数还支持一次性追加多个元素。例如：

package main

import "fmt"

func main() {
	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]
}

切片的追加切片。

s1 := []int{100, 200, 300}
s2 := []int{400, 500, 600}
s3 := append(s1, s2...)
fmt.Println(s3)

13、使用 copy() 函数复制切片

首先我们来看一个问题：

package main

import "fmt"

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。

Go 语言内建的 copy() 函数可以迅速地将一个切片的数据复制到另外一个切片空间中，copy() 函数的使用格式如下：

copy(destSlice, srcSlice []T)

其中：

• srcSlice: 数据来源切片
• destSlice: 目标切片

举个例子：

package main

import "fmt"

func main() {
	// copy()复制切片
	a := []int{1, 2, 3, 4, 5}
	c := make([]int, 5, 5)
	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]
}

14、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：

package main

import "fmt"

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]
}

总结一下就是：要从切片 a 中删除索引为 index 的元素，操作方法是 a = append(a[:index],a[index+1:]...)

15、练习题

1、请写出下面代码的输出结果。

package main

import "fmt"

func main() {
	var a = make([]string, 5, 10)
	for i := 0; i < 12; i++ {
		a = append(a, fmt.Sprintf("%v", i))
	}
	fmt.Println(a)
}

PS E:\golang\src> go run .\main.go
[     0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11]
PS E:\golang\src>

2、请使用内置的 sort 包对数组 var a = [...]int{3, 7, 8, 9, 1} 进行排序（）。

package main

import (
	"fmt"
	"sort"
)

func main() {
	var a = [...]int{3, 7, 8, 9, 1}
	sort.Ints(a[:])
	fmt.Printf("%v\n", a)
	// [1 3 7 8 9]
}

16、切片的基础操作

1 创建和初始化

可以通过 make、切片字面量来创建和初始化切片，也可以利用现有数组或切片直接创建切片（Go语言中的引用类型（slice、map、chan）不能使用 new 进行初始化）。

1.1 使用 make

使用 make 时，需要传入一个参数指定切片的长度，如果只指定长度，则切片的容量和长度相等。

也可以传入两个参数分别指定长度和容量。

不允许创建容量小于长度的切片。

package main

import "fmt"

func main() {
	// make只传入一个参数指定长度，则容量和长度相等。以下输出："len: 5, cap: 5"
	s := make([]int, 5)
	fmt.Printf("len: %d, cap: %d\n", len(s), cap(s))

	// make 传入长度和容量。以下输出："len: 5, cap: 10"
	s1 := make([]int, 5, 10)
	fmt.Printf("len: %d, cap: %d\n", len(s1), cap(s1))

	// 不允许创建容量小于长度的切片。下面语句编译会报错："len larger than cap in make([]int)"
	s2 := make([]int, 10, 5)
}

1.2 通过切片字面量来声明切片

package main

import "fmt"

func main() {
	// 通过字面量声明切片，其长度和容量都为5。
	s := []int{1, 2, 3, 4, 5}
	// 以下输出：“len: 5, cap: 5”
	fmt.Printf("len: %d, cap: %d\n", len(s), cap(s))

	// 可以在声明切片时利用索引来给出所需的长度和容量。
	// 通过指定索引为99的元素，来创建一个长度和容量为100的切片
	s1 := []int{99: 0}
	fmt.Printf("len: %d, cap: %d\n", len(s1), cap(s1))
}

PS E:\TEXT\test_go\one> go run .\test1.go
len: 5, cap: 5
len: 100, cap: 100
PS E:\TEXT\test_go\one>

1.3 基于现有数组或切片来创建切片的方法

• low 指定开始元素下标。
• high 指定结束元素下标。
• max 指定切片能增长到的元素下标。

s := baseStr[low:high:max]

这三个参数都可以省略：

• low 省略默认从下标 0 开始
• high 省略默认为最后一个元素下标
• max 省略默认是底层数组或切片的容量（这里也要注意max不能小于high）。

这种方式下，切片的长度和容量的计算方式为：

len = hith - low
cap = max - low

package main

import "fmt"

func main() {
	baseStr := []int{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10}

	s1 := baseStr[1:3:10]
	fmt.Printf("len: %d, cap: %d\n", len(s1), cap(s1))
	fmt.Println(s1) //[2 3]
	// len: 2, cap: 9

	s2 := baseStr[1:3]
	fmt.Printf("len: %d, cap: %d\n", len(s2), cap(s2))
	fmt.Println(s2) //[2 3]
	// len: 2, cap: 9

	s3 := baseStr[:3]
	fmt.Printf("len: %d, cap: %d\n", len(s3), cap(s3))
	fmt.Println(s3) //[1 2 3]
	// len: 3, cap: 10

	ss1 := s1[2:5]
	fmt.Printf("len: %d, cap: %d\n", len(ss1), cap(ss1))
	fmt.Println(ss1) // [4 5 6]
	// len: 3, cap: 7

	ss2 := s1[3:8]
	fmt.Printf("len: %d, cap: %d\n", len(ss2), cap(ss2))
	fmt.Println(ss2) // [5 6 7 8 9]
	// len: 5, cap: 6
}

基于同一个数组或切片创建的不同切片都共享同一个底层数组。

如果一个切片修改了该底层数组的共享部分，其他切片和原始数组或切片都能感知到。

其底层数据结构如下面两个图所示：
共享同一底层数组：

改变互相感知：

baseSlice := []int{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10}
s1 := baseSlice[1:5:10]
s2 := baseSlice[2:7]

这里 baseSlice、s1、s2 都共享同一个底层数组。

s1 起始指针指向 baseSlice 下标为 1 的元素，可以访问到baseSlice下标为 4 的元素，可以通过 append 增加容量到baseSlice 最后一个元素。

下面的例子可以看到，不管修改 baseSlice、s1、s2 中的哪个，这几个切片能访问到的数据都会跟着改变。

修改 baseSlice 下标为 3 元素：

baseSlice: [1 2 3 999 5 6 7 8 9 10]
s1: [2 3 999 5]
s2: [3 999 5 6 7]

package main

import "fmt"

func main() {
	baseSlice := []int{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10}

	s1 := baseSlice[1:5:10]
	s2 := baseSlice[2:7]

	baseSlice[3] = 999
	fmt.Printf("baseSlice: %v\n", baseSlice)
	fmt.Printf("s1: %v\n", s1)
	fmt.Printf("s2: %v\n", s2)
}

PS E:\TEXT\test_go\one> go run .\test1.go
baseSlice: [1 2 3 999 5 6 7 8 9 10]
s1: [2 3 999 5]
s2: [3 999 5 6 7]
PS E:\TEXT\test_go\one>

修改 s1 下标为 1 元素

s1[1] = 888
fmt.Printf("baseSlice: %v\n", baseSlice)
fmt.Printf("s1: %v\n", s1)
fmt.Printf("s2: %v\n", s2)

baseSlice: [1 2 888 999 5 6 7 8 9 10]
s1: [2 888 999 5]
s2: [888 999 5 6 7]

修改 s2 下标为2元素

s2[2] = 222
fmt.Printf("baseSlice: %v\n", baseSlice)
fmt.Printf("s1: %v\n", s1)
fmt.Printf("s2: %v\n", s2)

baseSlice: [1 2 888 999 222 6 7 8 9 10]
s1: [2 888 999 222]
s2: [888 999 222 6 7]

2 nil 和空切片

用 var s []int 声明的切片如果未经初始化，就是 nil 切片。

空切片是用 make 或字面量创建的切片

• s := make([]int, 0)
• s := []int{}

空切片在底层数组包含 0 个元素，也没有分配任何存储空间。

不管是空切片还是 nil 切片，对其调用函数 append、len、cap 的效果都是一样的。

nil 切片和空切片底层结构如下：

3 切片增长

切片的增长是通过调用 append 函数完成的。

函数 append 总是会增加新切片的长度，而容量可能会改变，也可能不会改变，这取决于被操作切片的可用用量（注意：append 不会修改传入的切片，而是会返回一个新的切片）。

package main

import "fmt"

func main() {
	// 创建一个整型切片
	// 其长度和容量都是5个元素
	slice := []int{10, 20, 30, 40, 50}

	// 创建一个新切片
	// 其长度为2 个元素，容量为4个元素
	newSlice := slice[1:3]
	// fmt.Println(newSlice) // [20 30]

	// 使用原有的容量来分配一个新元素
	// 将新元素赋值为 60
	newSlice = append(newSlice, 60)

	fmt.Printf("slice: %v\n", slice)
	// slice: [10 20 30 60 50]

	fmt.Printf("newSlice: %v\n", newSlice)
	// newSlice: [20 30 60]
}

以上代码运行的底层结构如下图：

因为 newSlice 在底层数组里还有额外的容量可用，append 操作将可用的元素合并到切片的长度，并对其进行赋值。

由于和原始的 slice 共享同一个底层数组，所以 slice 中索引为 3 的元素的值也被改动 。

如果切片的底层数组没有足够的容量可用，append 函数会创建一个新的底层数组，将被引用的现有的值复制到新的数组里，再追加新的值。

package main

import "fmt"

func main() {
	// 创建一个整型切片
	// 其长度和容量都是4个元素
	slice := []int{10, 20, 30, 40}

	// 向切片追加一个新元素
	// 将新元素赋值为50
	newSlice := append(slice, 50)

	// 改变newSlice中的某个值，发现原始slice的值并没有变化
	newSlice[2] = 999

	fmt.Printf("slice: %v\n", slice)
	// slice: [10 20 30 40]
	fmt.Printf("newSlice: %v\n", newSlice)
	// newSlice: [10 20 999 40 50]
}

newSlice := append(slice, 50) 这里返回的是一个新的切片。

当这个 append 操作完成后，newSlice 拥有一个全新的底层数组，这个数组的容量是原来的两倍。

函数 append 会智能地处理底层数组的容量增长。

在切片的容量小于1000时，总是会成倍的增长容量。

一旦元素个数超过1000，容量的增长因子会设为1.25，也就是每次增加 25% 的容量。

4 迭代切片

切片可以用 range 迭代，

但是要注意：
如果只用一个值接收 range，则得到的只是切片的下标，用两个值接收 range，则得到的才是下标和对应的值。

slice := []int{10, 20, 30, 40}

// 如果只用一个值接收range，则得到的只是切片的下标
for i := range slice {
	fmt.Println(i)
}

// 如果用两个值接收range，则得到的是下标和对应的值
for i, v := range slice {
	fmt.Println(i, v)
}

PS E:\TEXT\test_go\one> go run .\test1.go
0
1
2
3
0 10
1 20
2 30
3 40
PS E:\TEXT\test_go\one>

需要强调的是，range 创建了每个元素的副本，而不是直接返回对该元素的引用。

如果使用该值变量的地址作为指向每个元素的指针，就会造成错误。

package main

import "fmt"

func main() {
	slice := []int{10, 20, 30, 40}

	/*
		下面的打印输出如下：
		Value: 10, Value-Addr: C00000C168, ElemAddr: C000012560
		Value: 20, Value-Addr: C00000C168, ElemAddr: C000012568
		Value: 30, Value-Addr: C00000C168, ElemAddr: C000012570
		Value: 40, Value-Addr: C00000C168, ElemAddr: C000012578

		Value-Addr 表示的是遍历时用到的变量 v
		ElemAddr 表示的是原来的切片slice里每个元素的地址
		可以看出 range 在遍历时，将slice的每个元素都复制到了同一个变量 v 。
		使用闭包的时候，尤其要注意range的这种特性。
	*/
	for i, v := range slice {
		fmt.Printf("Value: %d, Value-Addr: %X, ElemAddr: %X\n", v, &v, &slice[i])
	}
}

5 在函数间传递切片

Go语言中参数的传递都是以值的方式传递的，引用类型也不例外。

因为类型本身包装的是一个指针，所以传递引用类型是把指针复制一份，而不会复制其底层数据结构。