7、线性数据结构-切片-CSDN博客

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切片slice

  • 容器容量可变所以长度不能定死
  • 长度可变元素个数可变
  • 底层必须依赖数组可以理解它依赖于顺序表表现也像个可变容量和长度顺序表
  • 引用类型和值类型有区别

定义切片

var s1 []int //长度、容量为0的切片零值
var s2 = []int{}	//长度、容量为0的切片字面量定义
var s3 = []int{1,3,5}	//字面量定义长度、容量都是3
var s4 = make([]int,0)	//长度、容量都为0的切片make([]T,length)
var s5 = make([]int,3,5) //长度为3容量为5底层数组长度为5元素长度为3所以显示[0,0,0]

使用切片要关注容量cap和长度len两个属性

内存模型

切片本质是对底层数组一个连续片段的引用。此片段可以是整个底层数组也可以是由起始和终止索引标识的一些项的子集。

因为下面是底层数组所以数组的容量是不可以改变的。元素内容能变的。

理解切片保存的就是标头值该值包括指向的实际存储的地址实际长度和容量的长度

由上图可知pointer的实际地址和底层数组的地址是不同的

// https://github.com/golang/go/blob/master/src/runtime/slice.go
// slice header 或 descriptor
type slice struct {
  array unsafe.Pointer    指向底层数组的指针
  len int				切片访问的元素的个数即长度
  cap int				切片允许增长到的元素个数即容量
}
注意上面三个结构体的属性都是小写所以包外不可见。len函数取就是len属性cap函数取cap属性。


func main() {
	var s1 = make([]int, 3, 5)
	fmt.Printf("s1 %p %p %d", &s1, &s1[0], s1)

}
s1 0xc000008078 0xc00000e450 [0 0 0]

分析结果&s1指的是标头值的地址  表示切片的地址header这个结构体的地址
		&s1[0] 指的是实际存储的起始元素的地址 第一个元素的地址由于第一个元素存在底层数组中数组的第一个元素地址就是数组的地址
		指针可以通过取底层数组的第一个元素的地址即切片第一个元素的地址

追加

append在切片的尾部追加元素长度加1。
增加元素后有可能超过当前容量导致切片扩容。

切片扩容就是底层数组会出现起始一段地址

长度和容量

func main() {
	s1 := []int{100}
	fmt.Printf("s1 %p %p,%d,%d,%v\n", &s1, &s1[0], len(s1), cap(s1), s1)
	s1 = make([]int, 2, 5)
	fmt.Printf("s1 %p %p,%d,%d,%v\n", &s1, &s1[0], len(s1), cap(s1), s1)
}

s1 0xc000008078 0xc00001a098,1,1,[100]
s1 0xc000008078 0xc0000103f0,2,5,[0 0]

结论s1被重新复制了但是S1的地址没有变化底层数组的地址发生了变化

追加
func main() {
	s1 := make([]int, 2, 5)   //定义了一个长度为2容量为5的切片
	fmt.Printf("s1 %p %p,%d,%d,%v\n", &s1, &s1[0], len(s1), cap(s1), s1)
	s1 = append(s1, 200)	// append返回新的header信息覆盖
	fmt.Printf("s1 %p %p,%d,%d,%v\n", &s1, &s1[0], len(s1), cap(s1), s1)
}

s1 0xc000008078 0xc0000103f0,2,5,[0 0]
s1 0xc000008078 0xc0000103f0,3,5,[0 0 200]
结论 s1的地址和底层数组的地址都没有发生变化这是因为没有超过容量底层共用同一个数组但是对底层数组使用的片段不一样。

func main() {
	s1 := make([]int, 2, 5)
	fmt.Printf("s1 %p %p,%d,%d,%v\n", &s1, &s1[0], len(s1), cap(s1), s1)
	s1 = append(s1, 200)
	fmt.Printf("s1 %p %p,%d,%d,%v\n", &s1, &s1[0], len(s1), cap(s1), s1)
	s2 := append(s1, 1, 2)	// append返回新的header信息使用新的变量存储
	fmt.Printf("s2 %p %p,%d,%d,%v\n", &s2, &s2[0], len(s2), cap(s2), s2)
}
s1 0xc000008078 0xc0000103f0,2,5,[0 0]
s1 0xc000008078 0xc0000103f0,3,5,[0 0 200]
s2 0xc0000080c0 0xc0000103f0,5,5,[0 0 200 1 2]
结论我们发现有新的header值因为切片的重新赋值所以s2有新的地址但是s2指向的底层数组还是一样的因为容量还没有超出。

func main() {
	s1 := make([]int, 2, 5)
	fmt.Printf("s1 %p %p,%d,%d,%v\n", &s1, &s1[0], len(s1), cap(s1), s1)
	s2 := append(s1, 1, 2)
	fmt.Printf("s2 %p %p,%d,%d,%v\n", &s2, &s2[0], len(s2), cap(s2), s2)
	s3 := append(s1, -1)
	fmt.Printf("s3 %p %p, %d,%d,%v\n", &s3, &s3[0], len(s3), cap(s3),s3)
}
s1 0xc000008078 0xc0000103f0,2,5,[0 0]
s2 0xc0000080a8 0xc0000103f0,4,5,[0 0 1 2]
s3 0xc0000080d8 0xc0000103f0, 3,5,[0 0 -1]

结论目前三个切片底层用同一个数组只不过长度不一样

func main() {
	s1 := make([]int, 2, 5)
	fmt.Printf("s1 %p %p,%d,%d,%v\n", &s1, &s1[0], len(s1), cap(s1), s1)
	s2 := append(s1, 1, 2)
	fmt.Printf("s2 %p %p,%d,%d,%v\n", &s2, &s2[0], len(s2), cap(s2), s2)
	s3 := append(s1, -1)
	fmt.Printf("s3 %p, %p, %d,%d,%v\n", &s3, &s3[0], len(s3), cap(s3), s3)
	s4 := append(s3, 3, 4, 5, 6)
	fmt.Printf("s4 %p, %p, %d,%d,%v\n", &s4, &s4[0], len(s4), cap(s4), s4)

}
s1 0xc000008078 0xc0000103f0,2,5,[0 0]
s2 0xc0000080a8 0xc0000103f0,4,5,[0 0 1 2]
s3 0xc0000080d8, 0xc0000103f0, 3,5,[0 0 -1]
s4 0xc000008108, 0xc0000142d0, 7,10,[0 0 -1 3 4 5 6]

结论底层数组变了容量也增加了 底层数组的起始地址也发生了变化相当于重新在内存中开辟了一块地址并且容量变成了之前的2倍

结论

  • append一定返回一个新的切片但本质上来说返回的是新的Header
  • append可以增加若干元素
    • 如果增加元素时当前长度 + 新增个数 <= cap则不扩容
      • 原切片使用原来的底层数组返回的新切片也使用这个底层数组
      • 返回的新切片有新的长度
      • 原切片长度不变
    • 如果增加元素时当前长度 + 新增个数 > cap则需要扩容
      • 生成新的底层数组新生成的切片使用该新数组将旧元素复制到新数组其后追加新元素
      • 原切片底层数组、长度、容量不变

扩容策略

​ 老版本实际上当扩容后的cap<1024时扩容翻倍容量变成之前的2倍当cap>=1024时变成
之前的1.25倍。
​ 新版本1.18+阈值变成了256当扩容后的cap<256时扩容翻倍容量变成之前的2倍当
cap>=256时 newcap += (newcap + 3*threshold) / 4 计算后就是 newcap = newcap +newcap/4 + 192 即1.25倍后再加192。
​ 扩容是创建新的底层数组把原内存数据拷贝到新内存空间然后在新内存空间上执行元素追加操作。
​ 切片频繁扩容成本非常高所以尽量早估算出使用的大小一次性给够建议使用make。常用make([]int, 0, 100) 。

子切片

选取当前切片的一段等到一个新的切片共用底层数据因为不扩容但是header中的三个属性会变切片可以通过指定索引区间获得一个子切片格式为slice[start:end]规则就是前包后不包。

package main

import "fmt"

func main() {
	s1 := []int{10, 30, 50, 70, 90}
	for i := 0; i < len(s1); i++ {
		fmt.Printf("%d : addr = %p\n", i, &s1[i])
	}
}
0 : addr = 0xc00013a060
1 : addr = 0xc00013a068
2 : addr = 0xc00013a070
3 : addr = 0xc00013a078
4 : addr = 0xc00013a080

func main() {
	s1 := []int{10, 30, 50, 70, 90}
	fmt.Printf("s1 %p,%p,%d,%d,%v\n", &s1, &s1[0], len(s1), cap(s1), s1)
	s2 := s1	//共用一个底层数组
	fmt.Printf("s2 %p,%p,%d,%d,%v\n", &s2, &s2[0], len(s2), cap(s2), s2)

}
s1 0xc000008078,0xc0000103f0,5,5,[10 30 50 70 90]
s2 0xc0000080a8,0xc0000103f0,5,5,[10 30 50 70 90]

结论s2复制s1的标头值但是s2也被重新赋值了

func main() {
	s1 := []int{10, 30, 50, 70, 90}
	fmt.Printf("s1 %p,%p,%d,%d,%v\n", &s1, &s1[0], len(s1), cap(s1), s1)
	s2 := s1
	fmt.Printf("s2 %p,%p,%d,%d,%v\n", &s2, &s2[0], len(s2), cap(s2), s2)
	s3 := s1[:]
	fmt.Printf("s3 %p,%p,%d,%d,%v\n", &s3, &s3[0], len(s3), cap(s3), s3)
}
s1 0xc000008078,0xc0000103f0,5,5,[10 30 50 70 90]
s2 0xc0000080a8,0xc0000103f0,5,5,[10 30 50 70 90]
s3 0xc0000080d8,0xc0000103f0,5,5,[10 30 50 70 90]
结论s3 := s1[:] 这个代表的就是从头到尾的元素都要和s1共用一个底层数组

func main() {
	s1 := []int{10, 30, 50, 70, 90}
	fmt.Printf("s1 %p,%p,%d,%d,%v\n", &s1, &s1[0], len(s1), cap(s1), s1)
	s4 := s1[1:]
	fmt.Printf("s4 %p,%p,%d,%d,%v\n", &s4, &s4[0], len(s4), cap(s4), s4)
}
s1 0xc000008078,0xc0000103f0,5,5,[10 30 50 70 90]
s4 0xc0000080a8,0xc0000103f8,4,4,[30 50 70 90]

结论 s4 := s1[1:] 掐头从1开始容量长度都发生变化 首地址偏移了一位因此长度len=end-start=4 cap=原cap-start=4

func main() {
	s1 := []int{10, 30, 50, 70, 90}
	fmt.Printf("s1 %p,%p,%d,%d,%v\n", &s1, &s1[0], len(s1), cap(s1), s1)
	s5 := s1[1:4]
	fmt.Printf("s5 %p,%p,%d,%d,%v\n", &s5, &s5[0], len(s5), cap(s5), s5)
}
s1 0xc000092060,0xc0000be060,5,5,[10 30 50 70 90]
s5 0xc000092090,0xc0000be068,3,4,[30 50 70]
结论
	s5 := s1[1:4]  掐头去尾但是前包后不包 就是1的位置的元素包含在里4的位置的元素不在
len=end-start=3  cap=start的这个位置到容器的最大位置=4


func main() {
	s1 := []int{10, 30, 50, 70, 90}
	fmt.Printf("s1 %p,%p,%d,%d,%v\n", &s1, &s1[0], len(s1), cap(s1), s1)
	s6 := s1[:4]
	fmt.Printf("s6 %p,%p,%d,%d,%v\n", &s6, &s6[0], len(s6), cap(s6), s6)
}
s1 0xc000008078,0xc0000103f0,5,5,[10 30 50 70 90]
s6 0xc0000080a8,0xc0000103f0,4,5,[10 30 50 70]
结论
	s6 := s1[:4]  去尾后不包 len=4-0=4 容量=第一个位置到最大的容量值=5 cap=原cap-start 首地址还不变

func main() {
	s1 := []int{10, 30, 50, 70, 90}
	fmt.Printf("s1 %p,%p,%d,%d,%v\n", &s1, &s1[0], len(s1), cap(s1), s1)
	s7 := s1[1:1]
	fmt.Printf("s7 %p,%d,%d,%v\n", &s7, len(s7), cap(s7), s7)
}
s1 0xc000008078,0xc0000103f0,5,5,[10 30 50 70 90]
s7 0xc0000080a8,0,4,[]

结论
	 首地址偏移1个元素长度为0cap=原cap-start 容量为4共用底层数组  由于长度为0所以不能s7[0]报错

为s7增加一个元素s1、s7分别是什么

func main() {
	s1 := []int{10, 30, 50, 70, 90}
	fmt.Printf("s1 %p,%p,%d,%d,%v\n", &s1, &s1[0], len(s1), cap(s1), s1)
	s7 := s1[1:1]
	s7 = append(s7, 100)
	fmt.Printf("s7 %p,%p,%d,%d,%v\n", &s7, &s7[0], len(s7), cap(s7), s7)
	fmt.Printf("s1 %p,%p,%d,%d,%v\n", &s1, &s1[0], len(s1), cap(s1), s1)

}
s1 0xc000008078,0xc0000103f0,5,5,[10 30 50 70 90]
s7 0xc0000080a8,0xc0000103f8,1,4,[100]
s1 0xc000008078,0xc0000103f0,5,5,[10 100 50 70 90]
结论
	s7操作的也是在底层数组中所以s7在1新增了100 底层数组s1的1位置30修改为了100 

func main() {
	s1 := []int{10, 30, 50, 70, 90}
	fmt.Printf("s1 %p,%p,%d,%d,%v\n", &s1, &s1[0], len(s1), cap(s1), s1)
	s8 := s1[4:4]
	fmt.Printf("s8 %p,%d,%d,%v\n", &s8, len(s8), cap(s8), s8)

}
s1 0xc000008078,0xc0000103f0,5,5,[10 30 50 70 90]
s8 0xc0000080a8,0,1,[]
// 首地址偏移4个元素长度为0容量为1因为最后一个元素没在切片中共用底层数组

func main() {
	s1 := []int{10, 30, 50, 70, 90}
	fmt.Printf("s1 %p,%p,%d,%d,%v\n", &s1, &s1[0], len(s1), cap(s1), s1)
	s9 := s1[5:5]
	fmt.Printf("s9 %p,%d,%d,%v\n", &s9, len(s9), cap(s9), s9)
}
s1 0xc000008078,0xc0000103f0,5,5,[10 30 50 70 90]
s9 0xc0000080a8,0,0,[]

增加元素会怎么样s1、s9分别是什么

func main() {
	s1 := []int{10, 30, 50, 70, 90}
	fmt.Printf("s1 %p,%p,%d,%d,%v\n", &s1, &s1[0], len(s1), cap(s1), s1)
	s9 := s1[5:5]
	fmt.Printf("s9 %p,%d,%d,%v\n", &s9, len(s9), cap(s9), s9)
	s9 = append(s9, 100)
	fmt.Printf("s9 %p,%p,%d,%d,%v\n", &s9, &s9[0], len(s9), cap(s9), s9)
}
s1 0xc000008078,0xc0000103f0,5,5,[10 30 50 70 90]
s9 0xc0000080a8,0,0,[]
s9 0xc0000080a8,0xc00001a0e8,1,1,[100]

切片总结

  • 使用slice[start:end]表示切片切片长度为end-start前包后不包
  • start缺省表示从索引0开始
  • end缺省表示取到末尾包含最后一个元素特别注意这个缺省值是len(slice)即切片长度不是容量
    • a1[5:]相当于a1[5:len(a1)]
  • start和end都缺省表示从头到尾
  • start和end同时给出要求end >= start
    • start、end最大都不可以超过容量值
    • 假设当前容量是8长度为5有以下情况
      • a1[:]可以共用底层数组相当于对标头值的拷贝也就是指针、长度、容量都一样
      • a1[:8]可以end最多写成8(因为后不包)a1[:9]不可以。该切片长度、容量都为8
        这8个元素都是原序列的一旦append就扩容
      • a1[8:]不可以end缺省为当前长度5等价于a1[8:5]
      • a1[8:8]可以但这个切片容量和长度都为0了。注意和a1[:8]的区别
      • a1[7:7]可以但这个切片长度为0容量为1
      • a1[0:0]可以但这个切片长度为0容量为8
      • a1[1:5]可以这个切片长度为4容量为7相当于跳过了原序列第一个元素
  • 切片刚产生时和原序列数组、切片开始共用同一个底层数组但是每一个切片都自己独立保存着指针、cap和len
  • 一旦一个切片扩容就和原来共用一个底层数组的序列分道扬镳从此陌路

后不包)a1[:9]不可以。该切片长度、容量都为8
这8个元素都是原序列的一旦append就扩容
- a1[8:]不可以end缺省为当前长度5等价于a1[8:5]
- a1[8:8]可以但这个切片容量和长度都为0了。注意和a1[:8]的区别
- a1[7:7]可以但这个切片长度为0容量为1
- a1[0:0]可以但这个切片长度为0容量为8
- a1[1:5]可以这个切片长度为4容量为7相当于跳过了原序列第一个元素

  • 切片刚产生时和原序列数组、切片开始共用同一个底层数组但是每一个切片都自己独立保存着指针、cap和len
  • 一旦一个切片扩容就和原来共用一个底层数组的序列分道扬镳从此陌路
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