GoLang中的切片扩容机制

Python011

GoLang中的切片扩容机制,第1张

[5]int 是数组,而 []int 是切片。二者看起来相似,实则是根本上不同的数据结构。

切片的数据结构中,包含一个指向数组的指针 array ,当前长度 len ,以及最大容量 cap 。在使用 make([]int, len) 创建切片时,实际上还有第三个可选参数 cap ,也即 make([]int, len, cap) 。在不声明 cap 的情况下,默认 cap=len 。当切片长度没有超过容量时,对切片新增数据,不会改变 array 指针的值。

当对切片进行 append 操作,导致长度超出容量时,就会创建新的数组,这会导致和原有切片的分离。在下例中

由于 a 的长度超出了容量,所以切片 a 指向了一个增长后的新数组,而 b 仍然指向原来的老数组。所以之后对 a 进行的操作,对 b 不会产生影响。

试比较

本例中, a 的容量为6,因此在 append 后并未超出容量,所以 array 指针没有改变。因此,对 a 进行的操作,对 b 同样产生了影响。

下面看看用 a := []int{} 这种方式来创建切片会是什么情况。

可以看到,空切片的容量为0,但后面向切片中添加元素时,并不是每次切片的容量都发生了变化。这是因为,如果增大容量,也即需要创建新数组,这时还需要将原数组中的所有元素复制到新数组中,开销很大,所以GoLang设计了一套扩容机制,以减少需要创建新数组的次数。但这导致无法很直接地判断 append 时是否创建了新数组。

如果一次添加多个元素,容量又会怎样变化呢?试比较下面两个例子:

那么,是不是说,当向一个空切片中插入 2n-1 个元素时,容量就会被设置为 2n 呢?我们来试试其他的数据类型。

可以看到,根据切片对应数据类型的不同,容量增长的方式也有很大的区别。相关的源码包括: src/runtime/msize.go , src/runtime/mksizeclasses.go 等。

我们再看看切片初始非空的情形。

可以看到,与刚刚向空切片添加5个int的情况一致,向有3个int的切片中添加2个int,容量增长为6。

需要注意的是, append 对切片扩容时,如果容量超过了一定范围,处理策略又会有所不同。可以看看下面这个例子。

具体为什么会是这样的变化过程,还需要从 源码 中寻找答案。下面是 src/runtime/slice.go 中的 growslice 函数中的核心部分。

GoLang中的切片扩容机制,与切片的数据类型、原本切片的容量、所需要的容量都有关系,比较复杂。对于常见数据类型,在元素数量较少时,大致可以认为扩容是按照翻倍进行的。但具体情况需要具体分析。

定义一个切片,然后让切片去引用一个已经创建好的数组。基本语法如下:

索引1:切片引用的起始元素位

索引2:切片只引用该元素位之前的元素

例程如下:

在该方法中,我们未指定容量cap,这里的值为5是系统定义的。

在方法一中,可以用arr数组名来操控数组中的元素,也可以通过slice切片来操控数组中的元素。切片是直接引用数组,数组是事先存在的,程序员是可见的。

通过 make 来创建切片,基本语法如下:

make函数第三个参数cap即容量是可选的,如果一定要自己注明的话,要注意保证cap≥len。

用该方法可以 指定切片的大小(len)和容量(cap)

例程如下:

由于未赋值系统默认将元素值置为0,即:

数值类型数组:    默认值为 0

字符串数组:       默认值为 ""

bool数组:           默认值为 false

在方法二中,通过make方式创建的切片对应的数组是由make底层维护,对外不可见,即只能通过slice去访问各个元素。

定义一个切片,直接就指定具体数组,使用原理类似于make的方式。

例程如下: