GoLong的学习之路（七）语法之slice（切片）
书接上回，上回书中写道：指针，并说明了基本引用类型分配内存new和特定情况下slice（切片），map，channel等集合函数的内存分配make。这篇文章就开始说明，slice。
文章目录
- slice（切片）
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- 切片（Slice）的定义：
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- 部分切片表达式
- 完整切片表达式
- make函数构造切片
- 切片的本质
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- 切片之间不能直接比较
- 切片的赋值拷贝
-
- 使用copy()函数复制切片
- 切片遍历
- append()方法为切片添加元素
- 切片的扩容策略
slice（切片）
slice的出现更像是为了解决，数组的一些局限性问题，比如在数组那个章节里说到，数组的长度在定义好后，是无法改变的。比如一个只能放3个元素的数组，我们想放四个元素此时就坐蜡了。当然也不是没有手段。（在c语言中提供了拷贝和扩充内存空间）
但是这样就复杂了。所以为了应对这样的情况。Go就推出了一个集合函数slice。
切片（Slice）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。切片一般用于快速地操作一块数据集合。
切片的声明格式：
var name []T
- name：表示变量名
- T：表示切片中的元素类型
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
// fmt.Println(c == d) //切片是引用类型，不支持直接比较，只能和nil比较
}
切片的定义方式与数组的定义方式的区别在于，数组在初始化的时候我们将一个具体大小给他设定了，而切片没有定义大小。
数组：
切片：
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。
一个slice由三个部分构成：指针、长度和容量。指针指向第一个slice元素对应的底层数组元素的地址，要注意的是slice的第一个元素并不一定就是数组的第一个元素。
长度对应slice中元素的数目，长度不能超过容量，容量一般是从slice的开始位置到底层数据的结尾位置。内置的len和cap函数分别返回slice的长度和容量。
注意：多个slice之间可以共享底层的数据，并且引用的数组部分区间可能重叠。这里就要涉及原理了
例子：我们用一个数组表示一个年的月份
func main() {
mouths := [...]string{1: "January", 12: "December"}//比较懒，中间有些月份就不写了。
fmt.Println(len(mouths))
fmt.Println(cap(mouths))
}
可以看见，如果按照数组的定义，我们的元素个数只有两个，但是在这里元素个数有13个，而这些未被定义的位置上的元素会默认为0。
//这个是一个slice
Q2 := months[4:7]
//这个是一个slice
summer := months[6:9]
fmt.Println(Q2) // ["April" "May" "June"]
fmt.Println(summer) // ["June" "July" "August"]
此时就重叠了。
它们都写作x[m:n]，并且都是返回一个原始字节系列的子序列，底层都是共享之前的底层数组，因此切片操作对应常量时间复杂度。
总结一下slice的表达式：
部分切片表达式
func main() {
a := [5]int{1, 2, 3, 4, 5}
s := a[1:3] // s := a[low:high]
fmt.Printf("s:%v len(s):%v cap(s):%v\n", s, len(s), cap(s))
}
切片的底层就是一个数组，所以我们可以基于数组通过切片表达式得到切片。 切片表达式中的low和high表示一个索引范围（左包含，右不包含），也就是下面代码中从数组a中选出1<=索引值<4的元素组成切片s，得到的切片长度=high-low，容量等于得到的切片的底层数组的容量。
a[ low : high ]
a[2:] // 等同于 a[2:len(a)]
a[:3] // 等同于 a[0:3]
a[:] // 等同于 a[0:len(a)]
对于数组或字符串，如果0 <= low <= high <= len(a)，则索引合法，否则就会索引越界（out of range）。常量索引必须是非负的。
完整切片表达式
对于数组，指向数组的指针，或切片a(注意不能是字符串)支持完整切片表达式：
a[low : high : max]
func main() {
a := [5]int{1, 2, 3, 4, 5}
t := a[1:3:5]
fmt.Printf("t:%v len(t):%v cap(t):%v\n", t, len(t), cap(t))
}
结果是
t:[2 3] len(t):2 cap(t):4
完整切片表达式需要满足的条件是0 <= low <= high <= max <= cap(a)，其他条件和简单切片表达式相同。
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。
make([]T, size, cap)
- T:切片的元素类型
- size:切片中元素的数量
- cap:切片的容量
func main() {
a := make([]int, 2, 10)
fmt.Println(a)
fmt.Println(len(a))
fmt.Println(cap(a))
}
切片的本质
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）和切片的容量（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]，此时的绘图为：
注意：要检查切片是否为空，请始终使用len(s) == 0来判断，而不应该使用s == nil来判断
切片之间不能直接比较
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。（引用类型怎么能直接比较哦，反正java都需要重写equst）
切片唯一合法的比较操作是和nil比较。
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。
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
切片的赋值拷贝
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。（深拷贝）
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]
}
使用copy()函数复制切片
由于切片是引用类型：所以s1和s2其实都指向了同一块内存地址。修改s2的同时s1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(destSlice, srcSlice []T)
- srcSlice: 数据来源切片
- destSlice: 目标切片
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]
}
切片遍历
切片的遍历方式和数组是一致的，支持索引遍历和for range遍历。
func main() {
s := []int{1, 3, 5}
for i := 0; i < len(s); i++ {
fmt.Println(i, s[i])
}
for index, value := range s {
fmt.Println(index, value)
}
}
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。
func main(){
var s []int
s = append(s, 1) // [1]
s = append(s, 2, 3, 4) // [1 2 3 4]
s2 := []int{5, 6, 7}
s = append(s, s2...) // [1 2 3 4 5 6 7]
}
通过var声明的零值切片可以在append()函数直接使用，无需初始化
var s []int
s = append(s, 1, 2, 3)
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。
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)
}
}
- append()函数将元素追加到切片的最后并返回该切片。
- 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
切片的扩容策略
此处放出主要逻辑的源码：1.19
newcap := old.cap
doublecap := newcap + newcap
if cap > doublecap {
newcap = cap
} else {
const threshold = 256
if old.cap < threshold {
newcap = doublecap
} else {
// Check 0 < newcap to detect overflow
// and prevent an infinite loop.
for 0 < newcap && newcap < cap {
// Transition from growing 2x for small slices
// to growing 1.25x for large slices. This formula
// gives a smooth-ish transition between the two.
newcap += (newcap + 3*threshold) / 4
}
// Set newcap to the requested cap when
// the newcap calculation overflowed.
if newcap <= 0 {
newcap = cap
}
}
}
- 首先判断，如果新申请容量（cap）大于2倍的旧容量（old.cap），最终容量（newcap）就是新申请的容量（cap）。
- 否则判断，如果旧切片的长度小于256，则最终容量(newcap)就是旧容量(old.cap)的两倍，即（newcap=doublecap）
- 否则判断，如果旧切片长度大于等于256，则最终容量（newcap）从旧容量（old.cap）开始循环增加原来的1/4，即（newcap=old.cap,for {newcap += (newcap + 3*threshold) / 4}）直到最终容量（newcap）大于等于新申请的容量(cap)，即（newcap >= cap）
- 如果最终容量（cap）计算值溢出，则最终容量（cap）就是新申请容量（cap）
需要注意的是，切片扩容还会根据切片中元素的类型不同而做不同的处理，比如int和string类型的处理方式就不一样。