Go36-7-數組和切片

數組和切片

數組（array）類型和切片（slice）類型：
相同：都屬于集合類的類型，它們的值都可以用來存儲某一種類型的值（或者說元素）。
不同：數組的長度是固定的，而切片是可變長的。

長度
數組的長度在聲明的時候必須確定，并且之后不會再變。長度是其類型的一部分。
比如：[1]string 和 [2]string 是兩個不同的類型。
切片的長度是可以隨著其中元素的增長而增長的，但是不會隨著元素的減少而減少。

底層數組
可以把切片看做是對數組的一層簡單的封裝，每個切片的底層數據結構中，一定會包含一個數組。這個數組可以被叫做切片的底層數組。而切片可以被看做是對數組的某個連續片段的引用。

值類型、引用類型

切片屬于引用類型，數組屬于值類型
引用類型：

• 切片
• 字典
• 管道
• 函數

值類型：

• 數組
• 結構體

長度和容量

數組和切片都用長度和容量。調用len函數，可以得到長度，調用cap函數可以得到容量。
數組的容量永遠等于長度，并且是不可變的。
關于切片的容量和長度，看下面的例子：

package main

import "fmt"

func main() {
    s1 := make([]int, 5)
    fmt.Println(len(s1), cap(s1), s1)
    s2 := make([]int, 5, 8)
    fmt.Println(len(s2), cap(s2), s2)
}

先用make聲明了一個[]int類型的變量s1，并且傳遞了一個第二個參數5。指明了切片的長度。
用同樣了方式聲明了切片s2，這次多傳遞了一個參數8，指明了切片的容量。
s1的長度是5，通過聲明指定。容量也是5，聲明時沒有指定容量，就和長度一致。
s2的長度是5，通過聲明指定。容量是8，也是通過聲明進行指定。
下面的切片表達式，可以把s2擴展到其當前最大容量：

s2[0:cap(s2)]

擴容

當切片無法容納更多的元素時，Go語言就會對切片進行擴容。擴容不會改變原來的切片，而是會生成一個容量更大的切片，然后把原有的元素和新元素拷貝到新切片中。
一般情況下，擴容會把新切片的容量（新容量）變成原來切片容量（原容量）的2倍。
當切片的長度大于或等于1024是，擴容是以1.25倍來增加的。
驗證一下上面的擴容策略：

package main

import "fmt"

func main() {
    s1 := make([]int, 3)
    fmt.Println(len(s1), cap(s1), s1)  // 當前容量3
    s1 = append(s1, 1)
    fmt.Println(len(s1), cap(s1), s1)  // 容量翻倍，變成6
    s2 := make([]int, 1023)
    fmt.Println(len(s2), cap(s2))  // 當前容量1023
    s2 = append(s2, 1)
    fmt.Println(len(s2), cap(s2))  // 看著像翻倍，不過是1024的翻倍2048
    s3 := make([]int, 1024)
    s3 = append(s3, 1)
    fmt.Println(len(s3), cap(s3))  // 容量變為1.25倍
}
/* 執行結果
PS G:\Steed\Documents\Go\src\Go36\article07\example02> go run main.go
3 3 [0 0 0]
4 6 [0 0 0 1]
1023 1023
1024 2048
1025 1280
PS G:\Steed\Documents\Go\src\Go36\article07\example02>
*/

驗證下來，似乎有一點小偏差。
另外，如果一次追加的元素過多，按上面的規則做一次擴容不夠，最終還是會擴容到一個比需要的容量大一些或者正好的容量，不過具體情況有點復雜。可以自己試試看，下面的例子一次可以往切片里追加大量的元素：

package main

import "fmt"

func main() {
    s1 := make([]int, 5, 8)
    var s []int
    s = append(s1, make([]int, 88-5)...)
    fmt.Println(len(s), cap(s))
    s2 := make([]int, 1024)
    s = append(s2, make([]int, 2048-1024)...)
    fmt.Println(len(s), cap(s))
}

不必太在意切片“擴容”策略中的一些細節，只要能夠理解它的基本規律，并可以進行近似的估算就可以了。
不過如果有興趣，更多細節可參見runtime包中slice.go文件里的growslice及相關函數的具體實現。

替換底層數組

在無需擴容時，append函數返回的是指向原底層數組的新切片。其實就是底層數組還在那，切片的下標往后加了幾位，可以指向到底層數組后面更多的元素了。
在需要擴容時，append函數返回的是指向新底層數組的新切片。會創建一個更大容量的新的底層數組，將元素從原切片復制到新的底層數組，然后追加新元素。
希望下面的例子可以說明這里的問題：

package main

import "fmt"

func main() {
    a := [...]int{1,2,3,4,5}  // 這是一個數組，將作為下面切片的底層數組
    s1 := a[:3]
    s1 = append(s1, 11)  // 未發生擴容
    fmt.Println(s1, a)  // s1的新底層數組還是a，往s1末尾添加元素，將覆蓋a里原來的值
    s2 := a[:3]
    s2 = append(s2, 21, 22, 23, 24, 25)  // 容量不夠，需要擴容
    fmt.Print(s2, a)  // 現在a不再是s2的底層數組了，這里會復制一份數組到一個新的數組，作為新的底層數組。a里的元素不會被覆蓋
}

這里在生成數組a的時候推導了數組的長度，而長度也是數組類型的一部分，用上面的方法也可以把長度推導出來。