slice表示切片(分片)，例如對(duì)一個(gè)數(shù)組進(jìn)行切片，取出數(shù)組中的一部分值。在現(xiàn)代編程語(yǔ)言中，slice(切片)幾乎成為一種必備特性，它可以從一個(gè)數(shù)組(列表)中取出任意長(zhǎng)度的子數(shù)組(列表)，為操作數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)帶來(lái)非常大的便利性，如python、perl等都支持對(duì)數(shù)組的slice操作，甚至perl還支持對(duì)hash數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的slice。

但Go中的slice和這些語(yǔ)言的slice不太一樣，前面所說(shuō)的語(yǔ)言中，slice是一種切片的操作，切片后返回一個(gè)新的數(shù)據(jù)對(duì)象。而Go中的slice不僅僅是一種切片動(dòng)作，還是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(就像數(shù)組一樣)。

slice的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)

Go中的slice依賴(lài)于數(shù)組，它的底層就是數(shù)組，所以數(shù)組具有的優(yōu)點(diǎn)，slice都有。且slice支持可以通過(guò)append向slice中追加元素，長(zhǎng)度不夠時(shí)會(huì)動(dòng)態(tài)擴(kuò)展，通過(guò)再次slice切片，可以得到得到更小的slice結(jié)構(gòu)，可以迭代、遍歷等。

實(shí)際上slice是這樣的結(jié)構(gòu)：先創(chuàng)建一個(gè)有特定長(zhǎng)度和數(shù)據(jù)類(lèi)型的底層數(shù)組，然后從這個(gè)底層數(shù)組中選取一部分元素，返回這些元素組成的集合(或容器)，并將slice指向集合中的第一個(gè)元素。換句話(huà)說(shuō)，slice自身維護(hù)了一個(gè)指針屬性，指向它底層數(shù)組中的某些元素的集合。

例如，初始化一個(gè)slice數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：

my_slice := make([]int, 3，5)

// 輸出slice
fmt.Println(my_slice)    // 輸出：[0 0 0]

這表示先聲明一個(gè)長(zhǎng)度為5、數(shù)據(jù)類(lèi)型為int的底層數(shù)組，然后從這個(gè)底層數(shù)組中從前向后取3個(gè)元素(即index從0到2)作為slice的結(jié)構(gòu)。

如下圖：

每一個(gè)slice結(jié)構(gòu)都由3部分組成：容量(capacity)、長(zhǎng)度(length)和指向底層數(shù)組某元素的指針，它們各占8字節(jié)(1個(gè)機(jī)器字長(zhǎng)，64位機(jī)器上一個(gè)機(jī)器字長(zhǎng)為64bit，共8字節(jié)大小，32位架構(gòu)則是32bit，占用4字節(jié))，所以任何一個(gè)slice都是24字節(jié)(3個(gè)機(jī)器字長(zhǎng))。

• Pointer：表示該slice結(jié)構(gòu)從底層數(shù)組的哪一個(gè)元素開(kāi)始，該指針指向該元素
• Capacity：即底層數(shù)組的長(zhǎng)度，表示這個(gè)slice目前最多能擴(kuò)展到這么長(zhǎng)
• Length：表示slice當(dāng)前的長(zhǎng)度，如果追加元素，長(zhǎng)度不夠時(shí)會(huì)擴(kuò)展，最大擴(kuò)展到Capacity的長(zhǎng)度(不完全準(zhǔn)確，后面數(shù)組自動(dòng)擴(kuò)展時(shí)解釋)，所以L(fǎng)ength必須不能比Capacity更大，否則會(huì)報(bào)錯(cuò)

對(duì)上面創(chuàng)建的slice來(lái)說(shuō)，它的長(zhǎng)度為3，容量為5，指針指向底層數(shù)組的index=0。

可以通過(guò)len()函數(shù)獲取slice的長(zhǎng)度，通過(guò)cap()函數(shù)獲取slice的Capacity。

my_slice := make([]int,3,5)

fmt.Println(len(my_slice))  // 3
fmt.Println(cap(my_slice))  // 5

還可以直接通過(guò)print()或println()函數(shù)去輸出slice，它將得到這個(gè)slice結(jié)構(gòu)的屬性值，也就是length、capacity和pointer：

my_slice := make([]int,3,5)
println(my_slice)      // [3/5]0xc42003df10

[3/5]表示length和capacity，0xc42003df10表示指向的底層數(shù)組元素的指針。

務(wù)必記住slice的本質(zhì)是[x/y]0xADDR，記住它將在很多地方有助于理解slice的特性。另外，個(gè)人建議，雖然slice的本質(zhì)不是指針，但仍然可以將它看作是一種包含了另外兩種屬性的不純粹的指針，也就是說(shuō)，直接認(rèn)為它是指針。其實(shí)不僅slice如此，map也如此。

創(chuàng)建、初始化、訪(fǎng)問(wèn)slice

有幾種創(chuàng)建slice數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的方式。

一種是使用make()：

// 創(chuàng)建一個(gè)length和capacity都等于5的slice
slice := make([]int,5)

// length=3,capacity=5的slice
slice := make([]int,3,5)

make()比new()函數(shù)多一些操作，new()函數(shù)只會(huì)進(jìn)行內(nèi)存分配并做默認(rèn)的賦0初始化，而make()可以先為底層數(shù)組分配好內(nèi)存，然后從這個(gè)底層數(shù)組中再額外生成一個(gè)slice并初始化。另外，make只能構(gòu)建slice、map和channel這3種結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)對(duì)象，因?yàn)樗鼈兌贾赶虻讓訑?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，都需要先為底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分配好內(nèi)存并初始化。

還可以直接賦值初始化的方式創(chuàng)建slice：

// 創(chuàng)建長(zhǎng)度和容量都為4的slice，并初始化賦值
color_slice := []string{"red","blue","black","green"}

// 創(chuàng)建長(zhǎng)度和容量為100的slice，并為第100個(gè)元素賦值為3
slice := []int{99:3}

注意區(qū)分array和slice：

// 創(chuàng)建長(zhǎng)度為3的int數(shù)組
array := [3]int{10, 20, 30}

// 創(chuàng)建長(zhǎng)度和容量都為3的slice
slice := []int{10, 20, 30}

由于slice底層是數(shù)組，所以可以使用索引的方式訪(fǎng)問(wèn)slice，或修改slice中元素的值：

// 創(chuàng)建長(zhǎng)度為5、容量為5的slice
my_slice := []int{11,22,33,44,55}

// 訪(fǎng)問(wèn)slice的第2個(gè)元素
print(my_slice[1])

// 修改slice的第3個(gè)元素的值
my_slice[2] = 333

由于slice的底層是數(shù)組，所以訪(fǎng)問(wèn)my_slice[1]實(shí)際上是在訪(fǎng)問(wèn)它的底層數(shù)組的對(duì)應(yīng)元素。slice能被訪(fǎng)問(wèn)的元素只有l(wèi)ength范圍內(nèi)的元素，那些在length之外，但在capacity之內(nèi)的元素暫時(shí)還不屬于slice，只有在slice被擴(kuò)展時(shí)(見(jiàn)下文append)，capacity中的元素才被納入length，才能被訪(fǎng)問(wèn)。

nil slice和空slice

當(dāng)聲明一個(gè)slice，但不做初始化的時(shí)候，這個(gè)slice就是一個(gè)nil slice。

// 聲明一個(gè)nil slice
var nil_slice []int

nil slice表示它的指針為nil，也就是這個(gè)slice不會(huì)指向哪個(gè)底層數(shù)組。也因此，nil slice的長(zhǎng)度和容量都為0。

|--------|---------|----------|
|  nil   |   0     |     0    |
|  ptr   | Length  | Capacity |
|--------|---------|----------|

還可以創(chuàng)建空slice(Empty Slice)，空slice表示長(zhǎng)度為0，容量為0，但卻有指向的slice，只不過(guò)指向的底層數(shù)組暫時(shí)是長(zhǎng)度為0的空數(shù)組。

// 使用make創(chuàng)建
empty_slice := make([]int,0)

// 直接創(chuàng)建
empty_slice := []int{}

Empty Slice的結(jié)構(gòu)如下：

|--------|---------|----------|
|  ADDR  |   0     |     0    |
|  ptr   | Length  | Capacity |
|--------|---------|----------|

雖然nil slice和Empty slice的長(zhǎng)度和容量都為0，輸出時(shí)的結(jié)果都是[]，且都不存儲(chǔ)任何數(shù)據(jù)，但它們是不同的。nil slice不會(huì)指向底層數(shù)組，而空slice會(huì)指向底層數(shù)組，只不過(guò)這個(gè)底層數(shù)組暫時(shí)是空數(shù)組。

可以使用println()來(lái)輸出驗(yàn)證：

package main

func main() {
    var nil_s []int
    empty_s:= []int{}
    println(nil_s)
    println(empty_s)
}

輸出結(jié)果：

[0/0]0x0
[0/0]0xc042085f50

當(dāng)然，無(wú)論是nil slice還是empty slice，都可以對(duì)它們進(jìn)行操作，如append()函數(shù)、len()函數(shù)和cap()函數(shù)。

對(duì)slice進(jìn)行切片

可以從slice中繼續(xù)切片生成一個(gè)新的slice，這樣能實(shí)現(xiàn)slice的縮減。

對(duì)slice切片的語(yǔ)法為：

SLICE[A:B]
SLICE[A:B:C]

其中A表示從SLICE的第幾個(gè)元素開(kāi)始切，B控制切片的長(zhǎng)度(B-A)，C控制切片的容量(C-A)，如果沒(méi)有給定C，則表示切到底層數(shù)組的最尾部。

還有幾種簡(jiǎn)化形式：

SLICE[A:]  // 從A切到最尾部
SLICE[:B]  // 從最開(kāi)頭切到B(不包含B)
SLICE[:]   // 從頭切到尾，等價(jià)于復(fù)制整個(gè)SLICE

例如：

my_slice := []int{11,22,33,44,55}

// 生成新的slice，從第二個(gè)元素取，切取的長(zhǎng)度為2
new_slice := my_slice[1:3]

注意，截取時(shí)"左閉右開(kāi)"。所以上面new_slice是從my_slice的index=1開(kāi)始截取，截取到index=3為止，但不包括index=3這個(gè)元素。所以，新的slice是由my_slice中的第2個(gè)元素、第3個(gè)元素組成的新的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)度為2。

以下是slice切片生成新的slice后的結(jié)構(gòu)：

不難發(fā)現(xiàn)，一個(gè)底層數(shù)組，可以生成無(wú)數(shù)個(gè)slice，且對(duì)于new_slice而言，它并不知道底層數(shù)組index=0的那個(gè)元素。

還可以控制切片時(shí)新slice的容量：

my_slice := []int{11,22,33,44,55}

// 從第二個(gè)元素取，切取的長(zhǎng)度為2，容量也為2
new_slice := my_slice[1:3:3]

這時(shí)新slice的length等于capacity，底層數(shù)組的index=4、5將對(duì)new_slice永不可見(jiàn)，即使后面對(duì)new_slice進(jìn)行append()導(dǎo)致底層數(shù)組擴(kuò)容也仍然不可見(jiàn)。具體見(jiàn)下文。

由于多個(gè)slice共享同一個(gè)底層數(shù)組，所以當(dāng)修改了某個(gè)slice中的元素時(shí)，其它包含該元素的slice也會(huì)隨之改變，因?yàn)閟lice只是一個(gè)指向底層數(shù)組的指針(只不過(guò)這個(gè)指針不純粹，多了兩個(gè)額外的屬性length和capacity)，實(shí)際上修改的是底層數(shù)組的值，而底層數(shù)組是被共享的。

當(dāng)同一個(gè)底層數(shù)組有很多slice的時(shí)候，一切將變得混亂不堪，因?yàn)槲覀儾豢赡苡涀≌l(shuí)在共享它，通過(guò)修改某個(gè)slice的元素時(shí)，將也會(huì)影響那些可能我們不想影響的slice。所以，需要一種特性，保證各個(gè)slice的底層數(shù)組互不影響，相關(guān)內(nèi)容見(jiàn)下面的"擴(kuò)容"。

copy()函數(shù)

可以將一個(gè)slice拷貝到另一個(gè)slice中。

$ go doc builtin copy
func copy(dst, src []Type) int

這表示將src slice拷貝到dst slice，src比dst長(zhǎng)，就截?cái)啵瑂rc比dst短，則只拷貝src那部分。

copy的返回值是拷貝成功的元素?cái)?shù)量，所以也就是src slice或dst slice中最小的那個(gè)長(zhǎng)度。

例如：

s1 := []int{11, 22, 33}
s2 := make([]int, 5)
s3 := make([]int,2)

num := copy(s2, s1)
copy(s3,s1)

fmt.Println(num)   // 3
fmt.Println(s2)    // [11,22,33,0,0]
fmt.Println(s3)    // [11,22]

此外，copy還能將字符串拷貝到byte slice中，因?yàn)樽址畬?shí)際上就是[]byte。

func main() {
	s1 := []byte("Hello")
	num := copy(s1, "World")
	fmt.Println(num)
	fmt.Println(s1)    // 輸出[87 111 114 108 100 32]
	fmt.Println(string(s1))  //輸出"World"
}

append()函數(shù)

可以使用append()函數(shù)對(duì)slice進(jìn)行擴(kuò)展，因?yàn)樗芳釉氐絪lice中，所以一定會(huì)增加slice的長(zhǎng)度。

但必須注意，append()的結(jié)果必須被使用。所謂被使用，可以將其輸出、可以賦值給某個(gè)slice。如果將append()放在空上下文將會(huì)報(bào)錯(cuò)：append()已評(píng)估，但未使用。同時(shí)這也說(shuō)明，append()返回一個(gè)新的slice，原始的slice會(huì)保留不變。

例如：

my_slice := []int{11,22,33,44,55}
new_slice := my_slice[1:3]

// append()追加一個(gè)元素2323，返回新的slice
app_slice := append(new_slice,2323)

上面的append()在new_slice的后面增加了一個(gè)元素2323，所以app_slice[2]=2323。但因?yàn)檫@些slice共享同一個(gè)底層數(shù)組，所以2323也會(huì)反映到其它slice中。

現(xiàn)在的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖如下：

當(dāng)然，如果append()的結(jié)果重新賦值給new_slice，則new_slice會(huì)增加長(zhǎng)度。

同樣，由于string的本質(zhì)是[]byte，所以string可以append到byte slice中：

s1 := []byte("Hello")
s2 := append(s1, "World"...)
fmt.Println(string(s2))   // 輸出：HelloWorld

擴(kuò)容

當(dāng)slice的length已經(jīng)等于capacity的時(shí)候，再使用append()給slice追加元素，會(huì)自動(dòng)擴(kuò)展底層數(shù)組的長(zhǎng)度。

底層數(shù)組擴(kuò)展時(shí)，會(huì)生成一個(gè)新的底層數(shù)組。所以舊底層數(shù)組仍然會(huì)被舊slice引用，新slice和舊slice不再共享同一個(gè)底層數(shù)組。

func main() {
    my_slice := []int{11,22,33,44,55}
    new_slice := append(my_slice,66)

    my_slice[3] = 444   // 修改舊的底層數(shù)組

    fmt.Println(my_slice)   // [11 22 33 444 55]
    fmt.Println(new_slice)  // [11 22 33 44 55 66]

    fmt.Println(len(my_slice),":",cap(my_slice))     // 5:5
    fmt.Println(len(new_slice),":",cap(new_slice))   // 6:10
}

從上面的結(jié)果上可以發(fā)現(xiàn)，底層數(shù)組被擴(kuò)容為10，且是新的底層數(shù)組。

實(shí)際上，當(dāng)?shù)讓訑?shù)組需要擴(kuò)容時(shí)，會(huì)按照當(dāng)前底層數(shù)組長(zhǎng)度的2倍進(jìn)行擴(kuò)容，并生成新數(shù)組。如果底層數(shù)組的長(zhǎng)度超過(guò)1000時(shí)，將按照25%的比率擴(kuò)容，也就是1000個(gè)元素時(shí)，將擴(kuò)展為1250個(gè)，不過(guò)這個(gè)增長(zhǎng)比率的算法可能會(huì)隨著go版本的遞進(jìn)而改變。

實(shí)際上，上面的說(shuō)法應(yīng)該改一改：當(dāng)capacity需要擴(kuò)容時(shí)，會(huì)按照當(dāng)前capacity的2倍對(duì)數(shù)組進(jìn)行擴(kuò)容?；蛘哒f(shuō)，是按照slice的本質(zhì)[x/y]0xADDR的容量y來(lái)判斷如何擴(kuò)容的。之所以要特別強(qiáng)調(diào)這兩種不同，是因?yàn)楹苋菀赘慊臁?/p>

例如，擴(kuò)容的對(duì)象是底層數(shù)組的真子集時(shí)：

my_slice := []int{11,22,33,44,55}

// 限定長(zhǎng)度和容量，且讓長(zhǎng)度和容量相等
new_slice := my_slice[1:3:3]   // [22 33]

// 擴(kuò)容
app_slice := append(new_slice,4444)

上面的new_slice的容量為2，并沒(méi)有對(duì)應(yīng)到底層數(shù)組的最結(jié)尾，所以new_slice是my_slice的一個(gè)真子集。這時(shí)對(duì)new_slice擴(kuò)容，將生成一個(gè)新的底層數(shù)組，新的底層數(shù)組容量為4，而不是10。如下圖：

因?yàn)閯?chuàng)建了新的底層數(shù)組，所以修改不同的slice，將不會(huì)互相影響。為了保證每次都是修改各自的底層數(shù)組，通常會(huì)切出僅一個(gè)長(zhǎng)度、僅一個(gè)容量的新slice，這樣只要對(duì)它進(jìn)行任何一次擴(kuò)容，就會(huì)生成一個(gè)新的底層數(shù)組，從而讓每個(gè)slice的底層數(shù)組都獨(dú)立。

my_slice := []int{11,22,33,44,55}

new_slice := my_slice[2:3:3]
app_slice := append(new_slice,3333)

事實(shí)上，這還是會(huì)出現(xiàn)共享的幾率，因?yàn)闆](méi)有擴(kuò)容時(shí)，那個(gè)唯一的元素仍然是共享的，修改它肯定會(huì)影響至少1個(gè)slice，只有切出長(zhǎng)度為0，容量為0的slice，才能完全保證獨(dú)立性，但這和新創(chuàng)建一個(gè)slice沒(méi)有區(qū)別。

合并slice

slice和數(shù)組其實(shí)一樣，都是一種值，可以將一個(gè)slice和另一個(gè)slice進(jìn)行合并，生成一個(gè)新的slice。

合并slice時(shí)，只需將append()的第二個(gè)參數(shù)后加上...即可，即append(s1,s2...)表示將s2合并在s1的后面，并返回新的slice。

s1 := []int{1,2}
s2 := []int{3,4}

s3 := append(s1,s2...)

fmt.Println(s3)  // [1 2 3 4]

注意append()最多允許兩個(gè)參數(shù)，所以一次性只能合并兩個(gè)slice。但可以取巧，將append()作為另一個(gè)append()的參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)多級(jí)合并。例如，下面的合并s1和s2，然后再和s3合并，得到s1+s2+s3合并后的結(jié)果。

sn := append(append(s1,s2...),s3...)

slice遍歷迭代

slice是一個(gè)集合，所以可以進(jìn)行迭代。

range關(guān)鍵字可以對(duì)slice進(jìn)行迭代，每次返回一個(gè)index和對(duì)應(yīng)的元素值。可以將range的迭代結(jié)合for循環(huán)對(duì)slice進(jìn)行遍歷。

package main

func main() {
    s1 := []int{11,22,33,44}
    for index,value := range s1 {
        println("index:",index," , ","value",value)
    }
}

輸出結(jié)果：

index: 0  ,  value 11
index: 1  ,  value 22
index: 2  ,  value 33
index: 3  ,  value 44

傳遞slice給函數(shù)

前面說(shuō)過(guò)，雖然slice實(shí)際上包含了3個(gè)屬性，它的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類(lèi)似于[3/5]0xc42003df10，但仍可以將slice看作一種指針。這個(gè)特性直接體現(xiàn)在函數(shù)參數(shù)傳值上。

Go中函數(shù)的參數(shù)是按值傳遞的，所以調(diào)用函數(shù)時(shí)會(huì)復(fù)制一個(gè)參數(shù)的副本傳遞給函數(shù)。如果傳遞給函數(shù)的是slice，它將復(fù)制該slice副本給函數(shù)，這個(gè)副本實(shí)際上就是[3/5]0xc42003df10，所以傳遞給函數(shù)的副本仍然指向源slice的底層數(shù)組。

換句話(huà)說(shuō)，如果函數(shù)內(nèi)部對(duì)slice進(jìn)行了修改，有可能會(huì)直接影響函數(shù)外部的底層數(shù)組，從而影響其它slice。但并不總是如此，例如函數(shù)內(nèi)部對(duì)slice進(jìn)行擴(kuò)容，擴(kuò)容時(shí)生成了一個(gè)新的底層數(shù)組，函數(shù)后續(xù)的代碼只對(duì)新的底層數(shù)組操作，這樣就不會(huì)影響原始的底層數(shù)組。

例如：

package main

import "fmt"

func main() {
    s1 := []int{11, 22, 33, 44}
    foo(s1)
    fmt.Println(s1[1])     // 輸出：23
}

func foo(s []int) {
    for index, _ := range s {
        s[index] += 1
    }
}

上面將輸出23，因?yàn)閒oo()直接操作原始的底層數(shù)組，對(duì)slice的每個(gè)元素都加1。

slice和內(nèi)存浪費(fèi)問(wèn)題

由于slice的底層是數(shù)組，很可能數(shù)組很大，但slice所取的元素?cái)?shù)量卻很小，這就導(dǎo)致數(shù)組占用的絕大多數(shù)空間是被浪費(fèi)的。

特別地，垃圾回收器(GC)不會(huì)回收正在被引用的對(duì)象，當(dāng)一個(gè)函數(shù)直接返回指向底層數(shù)組的slice時(shí)，這個(gè)底層數(shù)組將不會(huì)隨函數(shù)退出而被回收，而是因?yàn)閟lice的引用而永遠(yuǎn)保留，除非返回的slice也消失。

因此，當(dāng)函數(shù)的返回值是一個(gè)指向底層數(shù)組的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時(shí)(如slice)，應(yīng)當(dāng)在函數(shù)內(nèi)部將slice拷貝一份保存到一個(gè)使用自己底層數(shù)組的新slice中，并返回這個(gè)新的slice。這樣函數(shù)一退出，原來(lái)那個(gè)體積較大的底層數(shù)組就會(huì)被回收，保留在內(nèi)存中的是小的slice。

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