slice切片底层原理

一、简介

切片本身并不是动态数组或者数组指针。它内部实现的数据结构通过指针引用底层数组，设定相关属性将数据读写操作限定在指定的区域内。切片本身是一个只读对象，其工作机制类似数组指针的一种封装。

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。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。

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。

二、数据结构

结构体：

type slice struct {
    array unsafe.Pointer
    len   int
    cap   int
}
1
2
3
4
5

如图：


分析： 切片的结构体由3部分构成，Pointer 是指向一个数组的指针，len 代表当前切片的长度，cap 是当前切片的容量。cap 总是大于等于 len 的。

三、创建切片

make 创建：

slice := make([]int, 4, 6)
1

如图：

分析： 上图是用 make 函数创建的一个 len = 4， cap = 6 的切片。内存空间申请了6个 int 类型的内存大小。由于 len = 4，所以后面2个暂时访问不到，但是容量还是在的。这时候数组里面每个变量都是0 。

字面量创建切片例：

slice := []int{10,20,30,40,50,60}
1

如图：

分析： 这里是用字面量创建的一个 len = 6，cap = 6 的切片，这时候数组里面每个元素的值都初始化完成了。需要注意的是 [ ] 里面不要写数组的容量，因为如果写了个数以后就是数组了，而不是切片了。

通过数组创建切片如图：

分析： 上图就 Slice A 创建出了一个 len = 3，cap = 3 的切片。从原数组的第二位元素(0是第一位)开始切，一直切到第四位为止(不包括第五位)。同理，Slice B 创建出了一个 len = 2，cap = 4 的切片。

四、nil 和空切片

语法：

var slice []int
1

如图：

分析： nil 切片被用在很多标准库和内置函数中，描述一个不存在的切片的时候，就需要用到 nil 切片。比如函数在发生异常的时候，返回的切片就是 nil 切片。nil 切片的指针指向 nil。

语法：

    silce := make( []int , 0 )
    slice := []int{ }
1
2

如图：

分析： 空切片和 nil 切片的区别在于，空切片指向的地址不是nil，指向的是一个内存地址，但是它没有分配任何内存空间，即底层元素包含0个元素。

注意： 不管是使用 nil 切片还是空切片，对其调用内置函数 append，len 和 cap 的效果都是一样的。

五、扩容策略

如果切片的容量小于 1024 个元素，于是扩容的时候就翻倍增加容量。一旦元素个数超过 1024 个元素，那么增长因子就变成 1.25 ，即每次增加原来容量的四分之一。

注意： 扩容扩大的容量都是针对原来的容量而言的，而不是针对原来数组的长度而言的。

如图：

六、新数组还是老数组

如图：

分析： 情况一是由于原数组还有容量可以扩容，所以执行 append() 操作以后，会在原数组上直接操作，所以这种情况下，扩容以后的数组还是指向原来的数组。情况二是是因为原来数组的容量已经达到了最大值，再想扩容， Go 默认会先开一片内存区域，把原来的值拷贝过来，然后再执行 append() 操作。这种情况丝毫不影响原数组。

注意： 建议尽量避免情况一，尽量使用情况二，避免 bug 产生。

七、切片遍历

例：

package main

import (
	"fmt"
)

func main() {
	slice := []int{10, 20, 30}
	for index, value := range slice {
		fmt.Printf("value = %d , value-addr = %x , slice-addr = %x\n", value, &value, &slice[index])
	}
}
1
2
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6
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9
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12

结果：

value = 10 , value-addr = c00000a0b0 , slice-addr = c00000c3c0
value = 20 , value-addr = c00000a0b0 , slice-addr = c00000c3c8
value = 30 , value-addr = c00000a0b0 , slice-addr = c00000c3d0
1
2
3

如图：

分析：由于 Value 是值拷贝的，并非引用传递，所以直接改 Value 是达不到更改原切片值的目的的，需要通过 &slice[index] 获取真实的地址。