Go 切片

Go 切片概念

切片（slice）是对数组一个连续片段的引用（该数组我们称之为相关数组，通常是匿名的），所以切片是一个引用类型（因此更类似于 C/C++ 中的数组类型，或者 Python 中的 list 类型）。这个片段可以是整个数组，或者是由起始和终止索引标识的一些项的子集。需要注意的是，终止索引标识的项不包括在切片内。切片提供了一个相关数组的动态窗口。

切片是可索引的，并且可以由 len() 函数获取长度。

给定项的切片索引可能比相关数组的相同元素的索引小。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：切片是一个 长度可变的数组。

切片提供了计算容量的函数 cap() 可以测量切片最长可以达到多少：它等于切片的长度 + 数组除切片之外的长度。如果 s 是一个切片，cap(s) 就是从 s[0] 到数组末尾的数组长度。切片的长度永远不会超过它的容量，所以对于 切片 s 来说该不等式永远成立：0 <= len(s) <= cap(s)。

多个切片如果表示同一个数组的片段，它们可以共享数据；因此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。

优点 因为切片是引用，所以它们不需要使用额外的内存并且比使用数组更有效率，所以在 Go 代码中 切片比数组更常用。

声明切片的格式是： var identifier []type（不需要说明长度）。

一个切片在未初始化之前默认为 nil，长度为 0。

切片的初始化格式是：var slice1 []type = arr1[start:end]。

这表示 slice1 是由数组 arr1 从 start 索引到 end-1 索引之间的元素构成的子集（切分数组，start:end 被称为 slice 表达式）。所以 slice1[0] 就等于 arr1[start]。这可以在 arr1 被填充前就定义好。

如果某个人写：var slice1 []type = arr1[:] 那么 slice1 就等于完整的 arr1 数组（所以这种表示方式是 arr1[0:len(arr1)] 的一种缩写）。另外一种表述方式是：slice1 = &arr1。

arr1[2:] 和 arr1[2:len(arr1)] 相同，都包含了数组从第三个到最后的所有元素。

arr1[:3] 和 arr1[0:3] 相同，包含了从第一个到第三个元素（不包括第四个）。

如果你想去掉 slice1 的最后一个元素，只要 slice1 = slice1[:len(slice1)-1]。

一个由数字 1、2、3 组成的切片可以这么生成：s := [3]int{1,2,3}[:](注: 应先用s := [3]int{1, 2, 3}生成数组, 再使用s[:]转成切片) 甚至更简单的 s := []int{1,2,3}。

s2 := s[:] 是用切片组成的切片，拥有相同的元素，但是仍然指向相同的相关数组。

一个切片 s 可以这样扩展到它的大小上限：s = s[:cap(s)]，如果再扩大的话就会导致运行时错误（参见第 7.7 节）。

对于每一个切片（包括 string），以下状态总是成立的：

s == s[:i]+ s[i:]// i是一个整数且: 0 <= i <= len(s)
len(s)<= cap(s)

切片也可以用类似数组的方式初始化：var x = []int{2, 3, 5, 7, 11}。这样就创建了一个长度为 5 的数组并且创建了一个相关切片。

切片在内存中的组织方式实际上是一个有 3 个域的结构体：指向相关数组的指针，切片长度以及切片容量。下图给出了一个长度为 2，容量为 4 的切片y。

• y[0] = 3 且 y[1] = 5
• 切片 y[0:4] 由 元素 3，5，7 和 11 组成

package main
import "fmt"

func main() {
    var arr1 [6]int
    var slice1 []int = arr1[2:5] // item at index 5 not included!

    // load the array with integers: 0,1,2,3,4,5
    for i := 0; i < len(arr1); i++ {
        arr1[i] = i
    }

    // print the slice
    for i := 0; i < len(slice1); i++ {
        fmt.Printf("Slice at %d is %d\n", i, slice1[i])
    }

    fmt.Printf("The length of arr1 is %d\n", len(arr1))
    fmt.Printf("The length of slice1 is %d\n", len(slice1))
    fmt.Printf("The capacity of slice1 is %d\n", cap(slice1))

    // grow the slice
    slice1 = slice1[0:4]
    for i := 0; i < len(slice1); i++ {
        fmt.Printf("Slice at %d is %d\n", i, slice1[i])
    }
    fmt.Printf("The length of slice1 is %d\n", len(slice1))
    fmt.Printf("The capacity of slice1 is %d\n", cap(slice1))

    // grow the slice beyond capacity
    //slice1 = slice1[0:7 ] // panic: runtime error: slice bound out of range
}

输出：

Slice at 0is2Slice at 1is3Slice at 2is4The length of arr1 is6The length of slice1 is3The capacity of slice1 is4Slice at 0is2Slice at 1is3Slice at 2is4Slice at 3is5The length of slice1 is4The capacity of slice1 is4

如果 s2 是一个 slice，你可以将 s2 向后移动一位 s2 = s2[1:]，但是末尾没有移动。切片只能向后移动，s2 = s2[-1:] 会导致编译错误。切片不能被重新分片以获取数组的前一个元素。

注意 绝对不要用指针指向 slice。切片本身已经是一个引用类型，所以它本身就是一个指针!!

问题 7.2： 给定切片 b:= []byte{'g', 'o', 'l', 'a', 'n', 'g'}，那么 b[1:4]、b[:2]、b[2:] 和 b[:] 分别是什么？

Go 将切片传递给函数

如果你有一个函数需要对数组做操作，你可能总是需要把参数声明为切片。当你调用该函数时，把数组分片，创建为一个 切片引用并传递给该函数。这里有一个计算数组元素和的方法:

func sum(a []int) int {
    s := 0
    for i := 0; i < len(a); i++ {
        s += a[i]
    }
    return s
}

func main() {
    var arr = [5]int{0, 1, 2, 3, 4}
    sum(arr[:])
}

Go 用 make() 创建一个切片

当相关数组还没有定义时，我们可以使用 make() 函数来创建一个切片 同时创建好相关数组：var slice1 []type = make([]type, len)。

也可以简写为 slice1 := make([]type, len)，这里 len 是数组的长度并且也是 slice 的初始长度。

所以定义 s2 := make([]int, 10)，那么 cap(s2) == len(s2) == 10。

make 接受 2 个参数：元素的类型以及切片的元素个数。

如果你想创建一个 slice1，它不占用整个数组，而只是占用以 len 为个数个项，那么只要：slice1 := make([]type, len, cap)。

make 的使用方式是：func make([]T, len, cap)，其中 cap 是可选参数。

所以下面两种方法可以生成相同的切片:

make([]int, 50, 100)
new([100]int)[0:50]

下图描述了使用 make 方法生成的切片的内存结构：

package main
import "fmt"

func main() {
    var slice1 []int = make([]int, 10)
    // load the array/slice:
    for i := 0; i < len(slice1); i++ {
        slice1[i] = 5 * i
    }

    // print the slice:
    for i := 0; i < len(slice1); i++ {
        fmt.Printf("Slice at %d is %d\n", i, slice1[i])
    }
    fmt.Printf("\nThe length of slice1 is %d\n", len(slice1))
    fmt.Printf("The capacity of slice1 is %d\n", cap(slice1))
}

输出：

Slice at 0is0Slice at 1is5Slice at 2is10Slice at 3is15Slice at 4is20Slice at 5is25Slice at 6is30Slice at 7is35Slice at 8is40Slice at 9is45The length of slice1 is10The capacity of slice1 is10

因为字符串是纯粹不可变的字节数组，它们也可以被切分成 切片。

Go new() 和 make() 的区别

看起来二者没有什么区别，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) 为每个新的类型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：这种方法 返回一个指向类型为 T，值为 0 的地址的指针，它适用于值类型如数组和结构体（参见第 10 章）；它相当于 &T{}。
• 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（参见第 8 章，第 13 章）。

换言之，new 函数分配内存，make 函数初始化；下图给出了区别：

在图的第一幅图中：

var p *[]int = new([]int) // *p == nil; with len and cap 0
p := new([]int)

在第二幅图中， p := make([]int, 0) ，切片 已经被初始化，但是指向一个空的数组。

以上两种方式实用性都不高。下面的方法：

var v []int = make([]int, 10, 50)

或者

v := make([]int, 10, 50)

这样分配一个有 50 个 int 值的数组，并且创建了一个长度为 10，容量为 50 的 切片 v，该 切片 指向数组的前 10 个元素。

Go 多维 切片

和数组一样，切片通常也是一维的，但是也可以由一维组合成高维。通过分片的分片（或者切片的数组），长度可以任意动态变化，所以 Go 语言的多维切片可以任意切分。而且，内层的切片必须单独分配（通过 make 函数）。

Go bytes 包

类型 []byte 的切片十分常见，Go 语言有一个 bytes 包专门用来解决这种类型的操作方法。

bytes 包和字符串包十分类似（参见第 4.7 节）。而且它还包含一个十分有用的类型 Buffer:

import "bytes"

type Buffer struct {
    ...
}

这是一个长度可变的 bytes 的 buffer，提供 Read 和 Write 方法，因为读写长度未知的 bytes 最好使用 buffer。

Buffer 可以这样定义：var buffer bytes.Buffer。

或者使用 new 获得一个指针：var r *bytes.Buffer = new(bytes.Buffer)。

或者通过函数：func NewBuffer(buf []byte) *Buffer，创建一个 Buffer 对象并且用 buf 初始化好；NewBuffer 最好用在从 buf 读取的时候使用。

通过 buffer 串联字符串

类似于 Java 的 StringBuilder 类。

在下面的代码段中，我们创建一个 buffer，通过 buffer.WriteString(s) 方法将字符串 s 追加到后面，最后再通过 buffer.String() 方法转换为 string：

var buffer bytes.Buffer
for {
    if s, ok := getNextString(); ok { //method getNextString() not shown here
        buffer.WriteString(s)
    } else {
        break
    }
}
fmt.Print(buffer.String(), "\n")

这种实现方式比使用 += 要更节省内存和 CPU，尤其是要串联的字符串数目特别多的时候。