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Go语言基础之切片

1. 什么是切片

切片（Slice）是 Go 语言中一种比数组更强大的数据结构，提供了对数组的一个动态视图。切片拥有可变长度的特点，更适合处理需要灵活大小的数据集合。
切片的本质是对底层数组的一个描述和引用，因此切片：
  1. 是引用类型。
  1. 可以动态调整长度。
  1. 包含三部分：指向底层数组的指针、切片的长度（len）和容量（cap）。

2. 声明和初始化切片

2.1 声明切片

切片的声明语法：
  • [] 表示切片类型。
  • Type 是切片中元素的类型。
示例代码：

2.2 初始化切片

初始化方式1：从数组生成切片

通过数组的切片操作符 [:] 从数组中生成切片。
注意：切片的范围是 [start:end)，不包括 end 位置的元素。
示例代码：

初始化方式2：使用 make 函数

通过 make 函数创建切片：
  • length 是切片的初始长度。
  • capacity 是切片的容量（可选）。如果省略，容量等于长度。
示例代码：

初始化方式3：直接赋值

示例代码：

3. 切片的操作

3.1 访问切片元素

切片元素可以通过索引访问，与数组的访问方式一致。
示例代码：

3.2 切片的遍历

切片的遍历与数组类似，可以使用 for 循环或 for range。
示例代码：

3.3 切片的扩容与追加

使用内置的 append 函数可以向切片追加元素，当容量不足时，切片会自动扩容。
语法：
示例代码：

3.4 切片的拷贝

使用内置的 copy 函数可以将一个切片的内容拷贝到另一个切片。
语法：
  • destSlice 是目标切片，srcSlice 是源切片。
  • 拷贝的元素数是两者最小长度的值。
示例代码：

4. 切片的底层原理

切片的本质

切片（Slice）是 Go 语言中对底层数组的一种抽象，其本质是一个 描述符，包含了以下三部分：
  1. 指针（Pointer）：指向底层数组中切片起始位置的指针。
  1. 长度（Length）：当前切片包含的元素个数。
  1. 容量（Capacity）：从切片起始位置到底层数组末尾的最大元素数。
因此，切片并不直接存储数据，而是通过指针引用底层数组。修改切片中的值实际上是对底层数组的操作。

切片的内存布局

切片在内存中的布局如下图所示：
假设以下代码：
切片 slice 的内容：
  • 指针：指向数组的第二个元素（20）。
  • 长度：3（20, 30, 40）。
  • 容量：4（从 20 开始，到数组末尾 50 的元素个数）。
示意图：

切片的共享特性

切片与底层数组共享数据，当多个切片引用同一个底层数组时，一个切片的修改会影响其他切片。
示例代码：
示意图：

切片的扩容机制

当使用 append 向切片添加元素时，如果容量不足，Go 会创建一个新的底层数组，将原切片的数据复制过去，然后追加新元素。
扩容规则：
  1. 如果当前容量小于 1024，则新容量为原容量的两倍。
  1. 如果当前容量大于等于 1024，则新容量增加为原容量的 1.25 倍。
示例代码：
扩容前后示意图：

5. 注意事项

  1. 切片是引用类型，直接赋值切片会复制引用，而不是复制数据。
  1. 如果切片在追加元素时容量不足，Go 会创建一个新的底层数组并拷贝数据，因此原始切片不会受到影响。
  1. 切片操作时要注意索引越界问题。

6. 总结

  • 切片是动态数组的抽象，支持灵活的长度调整。
  • 切片的操作包括访问、遍历、追加和拷贝。
  • 切片底层依赖数组，实现了高效的共享和扩展机制。
  • 切片比数组更常用，几乎是 Go 开发中不可或缺的数据结构。
 
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