Golang通脉之切片

因为数组的长度是固定的并且数组长度属于类型的一部分，所以数组有很多的局限性。

func arraySum(x [3]int) int{
    sum := 0
    for _, v := range x{
        sum = sum + v
    }
    return sum
}

这个求和函数只能接受[3]int类型，其他的都不支持。 再比如，

a := [3]int{1, 2, 3}

数组a中已经有三个元素了，因为数组的长度是固定的，后续要往数组a中添加新元素是不允许的。

所以切片("动态数组")的存在是为了解决这个问题，与数组相比切片的长度是不固定的，可以追加元素，在追加时可能使切片的容量增大

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，切片一般用于快速地操作一块数据集合。

从概念上面来说slice像一个结构体，这个结构体包含了三个元素：

1. 指针，指向底层数组中slice指定的开始位置
2. 长度，即slice的长度
3. 容量，也就是slice开始位置到底层数组的最后位置的长度

切片的定义

声明切片类型的基本语法如下：

var identifier []T

其中，

• identifier: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len()和cap()

切片的长度是切片中元素的数量。切片的容量是从创建切片的索引开始的底层数组中元素的数量。

切片是可索引的，并且可以由 len() 方法获取长度， 切片提供了计算容量的方法 cap() 可以测量切片最长可以达到多少

空切片：一个切片在未初始化之前默认为 nil，长度为 0

func main() {
   var numbers = make([]int,3,5)

   printSlice(numbers)
}

func printSlice(x []int){
   fmt.Printf("len=%d cap=%d slice=%v\n",len(x),cap(x),x)
}
len=3 cap=5 slice=[0 0 0]

基于数组生成切片

切片表达式从字符串、数组、指向数组或切片的指针构造子字符串或切片。它有两种变体：一种指定startIndex和endIndex两个索引界限值的简单的形式，另一种是除了startIndex和endIndex索引界限值外还指定容量的完整的形式。

//将arr中从下标 startIndex 到 endIndex-1 下的元素创建为一个新的切片（前闭后开），长度为 endIndex - startIndex
s := arr[startIndex:endIndex]

简单表达式

切片的底层就是一个数组，所以可以基于数组通过切片表达式得到切片。 切片表达式中的startIndex和endIndex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=endIndex-startIndex，容量等于得到的切片的底层数组的容量。

func main() {
    a := [5]int{76, 77, 78, 79, 80}
    var b []int = a[1:4] //creates a slice from a[1] to a[3]
    fmt.Println(b)
}

为了方便起见，可以省略切片表达式中的任何索引。

s := arr[startIndex:] //缺省 endIndex 时将表示一直到arr的最后一个元素
s := arr[:endIndex] //缺省 startIndex 时将表示从arr的第一个元素开始,即 startIndex 为0
a[1:]  // 等同于 a[1:len(a)]
a[:4]  // 等同于 a[0:4]
a[:]   // 等同于 a[0:len(a)]

注意：对于数组或字符串，如果0 <= startIndex <= endIndex <= len(a)，则索引合法，否则就会索引越界（out of range）。

对切片再执行切片表达式时（切片再切片），endIndex的上限边界是切片的容量cap(a)，而不是长度。常量索引必须是非负的，并且可以用int类型的值表示;对于数组或常量字符串，常量索引也必须在有效范围内。如果startIndex和endIndex两个指标都是常数，它们必须满足startIndex <= endIndex。如果索引在运行时超出范围，就会发生运行时panic。

func main() {
 a := [5]int{1, 2, 3, 4, 5}
 s := a[1:3]  // s := a[startIndex:endIndex]
 fmt.Printf("s:%v len(s):%v cap(s):%v\n", s, len(s), cap(s))
 s2 := s[3:4]  // 索引的上限是cap(s)而不是len(s)
 fmt.Printf("s2:%v len(s2):%v cap(s2):%v\n", s2, len(s2), cap(s2))
}

输出：

s:[2 3] len(s):2 cap(s):4
s2:[5] len(s2):1 cap(s2):1

完整表达式

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[startIndex : endIndex : max]

上面的代码会构造与简单切片表达式a[startIndex : endIndex]相同类型、相同长度和元素的切片。另外，它会将得到的结果切片的容量设置为max -go startIndex。在完整切片表达式中只有第一个索引值（startIndex）可以省略；它默认为0。

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))
}

输出结果：

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 <= startIndex <= endIndex <= max <= cap(a)，其他条件和简单切片表达式相同。

make()函数构造动态切片

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，就需要使用内置的make()函数，格式如下：

make([]T, size, cap)

其中：

• 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, 4, 16)
 fmt.Println(a)      //[0 0 0 0]
 fmt.Println(len(a)) //4
 fmt.Println(cap(a)) //16
}

上面代码中a的内部存储空间已经分配了16个，但实际上只用了4个。 容量并不会影响当前元素的个数，所以len(a)返回4，cap(a)则返回该切片的容量。

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 := [6]int{0, 1, 2, 3, 4, 5}，切片s := a[:4]，相应示意图如下。

切片s := a[2:4]，相应示意图如下：

判断切片是否为空

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。

切片是引用类型

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。 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，例如下面的示例：

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

所以要判断一个切片是否为空，要使用len(s) == 0来判断，不能使用s == nil来判断。

切片修改

slice没有自己的任何数据。它只是底层数组的一个表示。对slice所做的任何修改都将反映在底层数组中。

func main() {
    darr := [...]int{57, 89, 90, 82, 100, 78, 67, 69, 59}
    dslice := darr[2:5]
    fmt.Println("array before",darr)
    for i := range dslice {
        dslice[i]++
    }
    fmt.Println("array after",darr)
}

运行结果：

array before [57 89 90 82 100 78 67 69 59]
array after [57 89 91 83 101 78 67 69 59]

当多个片共享相同的底层数组时，每个元素所做的更改将在数组中反映出来。多个切片共享这个元素时，这些切片都将受到影响

func main() {
    numa := [3]int{78, 79 ,80}
    nums1 := numa[:] //creates a slice which contains all elements of the array
    nums2 := numa[:]
    fmt.Println("array before change 1",numa)
    nums1[0] = 100
    fmt.Println("array after modification to slice nums1", numa)
    nums2[1] = 101
    fmt.Println("array after modification to slice nums2", numa)
}

运行结果：

array before change 1 [78 79 80]
array after modification to slice nums1 [100 79 80]
array after modification to slice nums2 [100 101 80]

切片的赋值

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，这点需要特别注意。

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]
}

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()函数

append()可以为切片动态添加元素。 可以一次添加一个元素，可以添加多个元素，也可以添加另一个切片中的元素（后面加…）。然后返回一个和原slice一样类型的slice。

append函数会改变slice所引用的数组的内容，从而影响到引用同一数组的其它slice。 但当slice中没有剩余空间（即(cap-len) == 0）时，此时将动态分配新的数组空间。返回的slice数组指针将指向这个空间，而原数组的内容将保持不变；其它引用此数组的slice则不受影响。

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]
}

注意：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)

没有必要像下面的代码一样初始化一个切片再传入append()函数使用，

s := []int{}  // 无需初始化
s = append(s, 1, 2, 3)

var s = make([]int)  // 无需初始化
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)
 }
}

输出：

[0]  len:1  cap:1  ptr:0xc0000a8000
[0 1]  len:2  cap:2  ptr:0xc0000a8040
[0 1 2]  len:3  cap:4  ptr:0xc0000b2020
[0 1 2 3]  len:4  cap:4  ptr:0xc0000b2020
[0 1 2 3 4]  len:5  cap:8  ptr:0xc0000b6000
[0 1 2 3 4 5]  len:6  cap:8  ptr:0xc0000b6000
[0 1 2 3 4 5 6]  len:7  cap:8  ptr:0xc0000b6000
[0 1 2 3 4 5 6 7]  len:8  cap:8  ptr:0xc0000b6000
[0 1 2 3 4 5 6 7 8]  len:9  cap:16  ptr:0xc0000b8000
[0 1 2 3 4 5 6 7 8 9]  len:10  cap:16  ptr:0xc0000b8000

从上面的结果可以看出：

1. append()函数将元素追加到切片的最后并返回该切片。
2. 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。

append()函数还支持一次性追加多个元素。 例如：

var citySlice []string
// 追加一个元素
citySlice = append(citySlice, "北京")
// 追加多个元素
citySlice = append(citySlice, "上海", "广州", "深圳")
// 追加切片
a := []string{"成都", "重庆"}
citySlice = append(citySlice, a...)    //a... 表示依次取出a里面的元素
fmt.Println(citySlice) //[北京 上海 广州 深圳 成都 重庆]

在创建新切片的时候，最好要让新切片的长度和容量一样，这样在追加操作的时候就会生成新的底层数组，从而和原有数组分离，就不会因为共用底层数组导致修改内容的时候影响多个切片。

切片的扩容

可以通过查看runtime/slice.go源码，其中扩容相关代码如下：

newcap := old.cap
doublecap := newcap + newcap
if cap > doublecap {
    //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）。
 newcap = cap
} else {
 if old.len < 1024 {
        //如果旧切片的长度小于1024，则最终容量(newcap)就是旧容量(old.cap)的两倍，
  newcap = doublecap
 } else {
  //如果旧切片长度大于等于1024，则最终容量（newcap）从旧容量（old.cap）开始循环增加原来的1/4，
        //直到最终容量（newcap）大于等于新申请的容量(cap)，即（newcap >= cap）
  for 0 < newcap && newcap < cap {
   newcap += newcap / 4
  }
  //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）
  if newcap <= 0 {
   newcap = 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。

copy()函数

首先来看一个问题：

func main() {
 a := []int{1, 2, 3, 4, 5}
 b := a
 fmt.Println(a) //[1 2 3 4 5]
 fmt.Println(b) //[1 2 3 4 5]
 b[0] = 1000
 fmt.Println(a) //[1000 2 3 4 5]
 fmt.Println(b) //[1000 2 3 4 5]
}

由于切片是引用类型，所以a和b其实都指向了同一块内存地址。修改b的同时a的值也会发生变化。

copy()函数可以迅速地从源slice的src中复制元素到目标dst，并且返回复制的元素的个数，copy方法是不会建立两个切片的联系的，copy()函数的使用格式如下：

copy(destSlice, srcSlice []T)

其中：

• 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]
}

删除切片元素

Go语言中并没有删除切片元素的专用方法，可以使用切片本身的特性来删除元素：

func main() {
 // 从切片中删除元素
 a := []int{30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37}
 // 要删除索引为2的元素
 a = append(a[:2], a[3:]...)
 fmt.Println(a) //[30 31 33 34 35 36 37]
}

总结一下就是：要从切片a中删除索引为index的元素，操作方法是a = append(a[:index], a[index+1:]...)