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本文主要介绍Go语言中切片(slice)及它的基本使用。

引入

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。 例如:

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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,

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

数组a中已经有三个元素了,我们不能再继续往数组a中添加新元素了,这样就难受的一批。而切片可以很好的解决这个问题

切片

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。

切片的定义

声明切片类型的基本语法如下:

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var name []T
  • name:表示变量名
  • T:表示切片中的元素类型

例如:

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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
}

切片的长度和容量

切片拥有自己的长度和容量,我们可以通过使用内置的len()函数求长度,使用内置的cap()函数求切片的容量。

切片表达式

简单切片表达式

切片的底层就是一个数组,所以我们可以基于数组通过切片表达式得到切片。 切片表达式中的lowhigh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=high-low,容量等于得到的切片的底层数组的容量。

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func main() {
a := [5]int{1, 2, 3, 4, 5}
s := a[1:3] // s := a[low:high]
fmt.Printf("s:%v len(s):%v cap(s):%v\n", s, len(s), cap(s))
}

输入结果如下:

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s:[2 3] len(s):2 cap(s):4

为了方便起见,可以省略切片表达式中的任何索引。省略了low则默认为0;省略了high则默认为切片操作数的长度:

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a[2:]  // 等同于 a[2:len(a)]
a[:3] // 等同于 a[0:3]
a[:] // 等同于 a[0:len(a)]
注意:

对于数组或字符串,如果0 <= low <= high <= 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),high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lowhigh两个指标都是常数,它们必须满足low <= high。如果索引在运行时超出范围,就会发生运行时panic

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func main() {
a := [5]int{1, 2, 3, 4, 5}
s := a[1:3] // s := a[low:high]
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))
}

输出结果如下:

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

完整切片表达式

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:

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a[low : high : max]

上面的代码会构造与简单切片表达式a[low: high]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-low。在完整切片表达式中只有第一个索引值(low)可以省略;它默认为0。

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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))
}

输出结果如下:

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

使用make()函数构造切片

我们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,我们就需要使用内置的make()函数,格式如下:

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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

举个例子:

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func main() {
a := make([]int, 2, 10)
fmt.Println(a) //[0 0]
fmt.Println(len(a)) //2
fmt.Println(cap(a)) //10
}

上面代码中a的内部存储空间已经分配了10个,但实际上只用了2个。 容量并不会影响当前元素的个数,所以len(a)返回2,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)。

  • 多个切片指向同一数组时,对任一切片进行操作时,都有可能对其他切片造成影响

切片不能直接比较

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:

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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是空的,要是用len(s) == 0来判断,不应该使用s == nil来判断。

切片的赋值拷贝

下面的代码中演示了拷贝前后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。

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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。

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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()方法为切片添加元素

Go语言的内建函数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…)。

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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。

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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,

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s := []int{}  // 没有必要初始化
s = append(s, 1, 2, 3)

var s = make([]int) // 没有必要初始化
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,所以我们通常都需要用原变量接收append函数的返回值。

举个例子:

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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:

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[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:

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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...)
fmt.Println(citySlice) //[北京 上海 广州 深圳 成都 重庆]

使用copy()函数复制切片

首先我们来看一个问题:

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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。

Go语言内建的copy()函数可以迅速地将一个切片的数据复制到另外一个切片空间中,copy()函数的使用格式如下:

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copy(destSlice, srcSlice []T)

其中:

  • srcSlice: 数据来源切片
  • destSlice: 目标切片

举个例子:

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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]
}

从切片中删除元素

Go语言中并没有删除切片元素的专用方法,我们可以使用切片本身的特性来删除元素。 代码如下:

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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:]...)

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