Go语言切片详解

pk10开户推出辅导班啦,包括「C语言辅导班、C++辅导班、算法/数据结构辅导班」,全部都是一对一教学:一对一辅导 + 一对一答疑 + 布置作业 + 项目实践 + 永久学习。QQ在线,随时响应!

切片(Slice)是一个拥有相同类型元素的可变长度的序列。Go 语言切片的内部结构包含地址、大小和容量。切片一般用于快速地操作一块数据集合。如果将数据集合比作切糕的话,切片就是你要的“那一块”。切的过程包含从哪里开始(这个就是切片的地址)及切多大(这个就是切片的大小)。容量可以理解为装切片的口袋大小,如下图所示。


图:切片结构和内存分配

从数组或切片生成新的切片

切片默认指向一段连续内存区域,可以是数组,也可以是切片本身。

从连续内存区域生成切片是常见的操作,格式如下:

slice [开始位置:结束位置]

  • slice 表示目标切片对象。
  • 开始位置对应目标切片对象的索引。
  • 结束位置对应目标切片的结束索引。

从数组生成切片,代码如下:
var a  = [3]int{1, 2, 3}
fmt.Println(a, a[1:2])
a 是一个拥有 3 个整型元素的数组,被初始化数值 1 到 3。使用 a[1:2] 可以生成一个新的切片。代码运行结果如下:

[1 2 3]  [2]

[2] 就是 a[1:2] 切片操作的结果。

从数组或切片生成新的切片拥有如下特性:
  • 取出的元素数量为:结束位置-开始位置。
  • 取出元素不包含结束位置对应的索引,切片最后一个元素使用 slice[len(slice)] 获取。
  • 当缺省开始位置时,表示从连续区域开头到结束位置。
  • 当缺省结束位置时,表示从开始位置到整个连续区域末尾。
  • 两者同时缺省时,与切片本身等效。
  • 两者同时为0时,等效于空切片,一般用于切片复位。

根据索引位置取切片 slice 元素值时,取值范围是(0~len(slice)-1),超界会报运行时错误。生成切片时,结束位置可以填写 len(slice) 但不会报错。

下面在具体的例子中熟悉切片的特性。

1) 从指定范围中生成切片

切片和数组密不可分。如果将数组理解为一栋办公楼,那么切片就是把不同的连续楼层出租给使用者。出租的过程需要选择开始楼层和结束楼层,这个过程就会生成切片。示例代码如下:
var highRiseBuilding [30]int

for i := 0; i < 30; i++ {
        highRiseBuilding[i] = i + 1
}

// 区间
fmt.Println(highRiseBuilding[10:15])

// 中间到尾部的所有元素
fmt.Println(highRiseBuilding[20:])

// 开头到中间的所有元素
fmt.Println(highRiseBuilding[:2])
代码输出如下:

[11 12 13 14 15]
[21 22 23 24 25 26 27 28 29 30]
[1 2]

代码中构建了一个 30 层的高层建筑。数组的元素值从 1 到 30,分别代表不同的独立楼层。输出的结果是不同租售方案。

代码说明如下:
  • 第 8 行,尝试出租一个区间楼层。
  • 第 11 行,出租 20 层以上。
  • 第 14 行,出租 2 层以下,一般是商用铺面。

切片有点像C语言里的指针。指针可以做运算,但代价是内存操作越界。切片在指针的基础上增加了大小,约束了切片对应的内存区域,切片使用中无法对切片内部的地址和大小进行手动调整,因此切片比指针更安全、强大。

2) 表示原有的切片

生成切片的格式中,当开始和结束都范围都被忽略,则生成的切片将表示和原切片一致的切片,并且生成的切片与原切片在数据内容上是一致的,代码如下:
a := []int{1, 2, 3}
fmt.Println(a[:])
a 是一个拥有 3 个元素的切片。将 a 切片使用 a[:] 进行操作后,得到的切片与 a 切片一致,代码输出如下:

[1 2 3]

3) 重置切片,清空拥有的元素

把切片的开始和结束位置都设为 0 时,生成的切片将变空,代码如下:
a := []int{1, 2, 3}
fmt.Println(a[0:0])
代码输出如下:

[]

直接声明新的切片

除了可以从原有的数组或者切片中生成切片,你也可以声明一个新的切片。每一种类型都可以拥有其切片类型,表示多个类型元素的连续集合。因此切片类型也可以被声明。切片类型声明格式如下:

var name []T

  • name 表示切片类型的变量名。
  • T 表示切片类型对应的元素类型。

下面代码展示了切片声明的使用过程:
// 声明字符串切片
var strList []string

// 声明整型切片
var numList []int

// 声明一个空切片
var numListEmpty = []int{}

// 输出3个切片
fmt.Println(strList, numList, numListEmpty)

// 输出3个切片大小
fmt.Println(len(strList), len(numList), len(numListEmpty))

// 切片判定空的结果
fmt.Println(strList == nil)
fmt.Println(numList == nil)
fmt.Println(numListEmpty == nil)
代码输出结果:

[] [] []
0 0 0
true
true
false

代码说明如下:
  • 第 2 行,声明一个字符串切片,切片中拥有多个字符串。
  • 第 5 行,声明一个整型切片,切片中拥有多个整型数值。
  • 第 8 行,将 numListEmpty 声明为一个整型切片。本来会在{}中填充切片的初始化元素,这里没有填充,所以切片是空的。但此时 numListEmpty 已经被分配了内存,但没有元素。
  • 第 11 行,切片均没有任何元素,3 个切片输出元素内容均为空。
  • 第 14 行,没有对切片进行任何操作,strList 和 numList 没有指向任何数组或者其他切片。
  • 第 17 行和第 18 行,声明但未使用的切片的默认值是 nil。strList 和 numList 也是 nil,所以和 nil 比较的结果是 true。
  • 第 19 行,numListEmpty 已经被分配到了内存,但没有元素,因此和 nil 比较时是 false。

切片是动态结构,只能与nil判定相等,不能互相判等时。

声明新的切片后,可以使用 append() 函数来添加元素。

使用 make() 函数构造切片

如果需要动态地创建一个切片,可以使用 make() 内建函数,格式如下:

make( []T, size, cap )

  • T:切片的元素类型。
  • size:就是为这个类型分配多少个元素。
  • cap:预分配的元素数量,这个值设定后不影响 size,只是能提前分配空间,降低多次分配空间造成的性能问题。

示例如下:
a := make([]int, 2)
b := make([]int, 2, 10)

fmt.Println(a, b)
fmt.Println(len(a), len(b))
代码输出如下:

[0 0] [0 0]
2 2

a 和 b 均是预分配 2 个元素的切片,只是 b 的内部存储空间已经分配了 10 个,但实际使用了 2 个元素。

容量不会影响当前的元素个数,因此 a 和 b 取 len 都是 2。

温馨提示

使用 make() 函数生成的切片一定发生了内存分配操作。但给定开始与结束位置(包括切片复位)的切片只是将新的切片结构指向已经分配好的内存区域,设定开始与结束位置,不会发生内存分配操作。

切片不一定必须经过 make() 函数才能使用。生成切片、声明后使用 append() 函数均可以正常使用切片。