Go语言-切片底层探索 —— 补充篇：切片和底层数组到底是什么关系？

news2024/12/24 0:18:41

之前的切片探索中，上篇通过一道算法题目，了解到切片的两大特性：一是：切片是引用类型，指向底层数组，修改其底层数组的时候，会影响切片中的值。二是：向切片中添加元素的时候，切片可能会发生扩容，改变其底层指向的数组。在下篇中，我们谈到了切片的底层实现原理以及扩容机制。在之后的学习中，切片的应用场景比较多，自己也有了一些新的发现，于是形成补充篇这个文章。接下来我会从切片的几种创建方式说明切片和底层数组之间的关系、切片作为函数的参数时，实际上传递的是什么？
上下两篇：
1.GO语言-切片底层探索（上）-CSDN博客
2.GO语言-切片底层探索（下）-CSDN博客

1. 查看切片底层依托的数组

func main() {
	//切片slice1基于array数组创建的
	array := [7]int{1, 2, 3, 4, 5, 0, 1}
	slice1 := array[3:5]
	//查看array数组的信息 [1 2 3 4 5 0 0] 7 7
	fmt.Println(array, len(array), cap(array))
	//查看slice1切片的信息 [4 5] 2 4
	fmt.Println(slice1[:], len(slice1[:]), cap(slice1[:]))
	//查看slice1切片依托底层数组的信息 [4 5 0 1] 4 4
	fmt.Println(slice1[:cap(slice1)], len(slice1[:cap(slice1)]), cap(slice1[:cap(slice1)]))
}

在上面的代码中，我们发现一个奇怪的现象：当我们使用切片表达式slice1[:]和slice1[:cap(slice1)]所取到的值是完全不同的。

我们常用到的切片表达式是slice[low:high]这种两个参数的形式，我们称其为简单切片表达式。此外还有一种三个参数形式的切片表达式，我们称其为扩展切片表达式，但是一般不经常使用，这里权当扩展一下。在简单切片表达式中，切片的长度length = high-low,切片的容量cap = 底层数组的长度-low。这里的low和high都是可以省略的，如果省略low则默认为0，如果省略high则默认为切片的长度，而不是容量。

slice1[:]实际上取的是切片的范围，也就是从切片的下标0到切片的长度-1。而slice1[:cap(slice1)]底层数组的范围，从slice1所依托得底层数组从下标low(这里是3，因为我们的slice1= array[3:5]),到底层数组末尾。

虽然我们在项目中一般不使用slice[:cap(slice)]这种形式，但是我们知道如果通过获取切片所依托的底层数组的方法，可以帮助我们更加清晰地理解切片和底层数组的关系，以及切片中的len和cap实际代表的是什么！

2. 切片和底层数组的关系

直接赋值方式 slice:= []int{1,2,3,4,5}
make字面量方式 slice:= make([]int,0,10)
使用切片表达式根据切片或数组生成 slice:= array0[1:3]

通过之前的文章，我们知道，切片是依托于数组实现的，相比于数组而言，切片在容量不足的时候，会进行自动扩容，更具有灵活性。我们一般都是通过以上三种方式创建切片的，这三种不同的创建方式，将形成三种不同的（切片和其底层数组之间的）关系。

直接赋值创建方式，这种方式创建出来的切片长度等于容量，此时如果我们向切片中添加一个新的元素，就会触发扩容机制，改变切片指向的底层数组。
make字面量方式 slice:= make([]int,0,10)，通过make创建切片，可以指定切片的长度和容量（底层数组的长度），后续向切片中添加元素的个数，如果没有超过10就不会发生扩容。通过提前指定切片的容量，可以减少程序运行过程中，切片扩容带来的资源消耗。
使用切片表达式根据切片或数组生成 slice:= array0[low:high]。使用切片表达式创建的切片，其长度为high-low,容量是底层数组的长度-low。

3. 切片作为函数的参数时,传递的是对底层数组的引用

func main() {
	baseArray := [5]int{1, 2, 3, 4, 5}
	//基于baseArray创建slice
	slice := baseArray[:] 
	modifySlice(slice, 0)
	fmt.Println(slice, len(slice), cap(slice))             // 输出 [100 2 3 4 5]
	fmt.Println(baseArray, len(baseArray), cap(baseArray)) // 输出 [100 2 3 4 5]
}

func modifySlice(slice []int, index int) {
	slice[index] = 100
}

在代码中，我们基于baseArray创建slice，我们发现当传入的切片在函数中修改时，其依赖的底层数组也发生了修改。这说明，切片作为函数的参数时，实际上传递是对底层数组的引用。如果我们在函数的操作导致切片进行了扩容，那么我们的底层数组中的值将不会再发生变化了。

测试如下：

func main() {
	baseArray := [5]int{1, 2, 3, 4, 5}
	//基于baseArray创建slice
	slice := baseArray[:]
	modifySlice(slice, 0)
	fmt.Println(slice, len(slice), cap(slice))             // 输出 [100 2 3 4 5]
	fmt.Println(baseArray, len(baseArray), cap(baseArray)) // 输出 [100 2 3 4 5]
}

func modifySlice(slice []int, index int) {
	slice[index] = 100       //baseArray[index]被修改
	slice = append(slice, 1) //扩容，底层数组改变
	slice[index] = 1000      //baseArray[index]值不变
	fmt.Println(slice, len(slice), cap(slice)) //[1000 2 3 4 5 1] 6 10
}