详解Go语言中切片的长度与容量的区别

目录

• 切片的声明
• 切片的长度和容量
• 切片追加元素后长度和容量的变化
• append 函数
• 切片的源代码学习
• 切片的结构体
• 切片的扩容
• 总结

切片的声明

切片可以看成是数组的引用（实际上切片的底层数据结构确实是数组）。在 Go 中，每个数组的大小是固定的，不能随意改变大小，切片可以为数组提供动态增长和缩小的需求，但其本身并不存储任何数据。

// 数组的声明
var a [5]int //只指定长度，元素初始化为默认值0
var a [5]int{1,2,3,4,5}

// 切片的声明
// 方法1：直接初始化
var s []int //声明一个长度和容量为 0 的 nil 切片
var s []int{1,2,3,4,5} // 同时创建一个长度为5的数组
// 方法2：用make()函数来创建切片
var s = make([]int, 0, 5)

// 切分数组：var 变量名 []变量类型 = arr[low, high]，low和high为数组的索引。
// 记住规则为：左闭右开
var arr = [5]int{1,2,3,4,5}
var slice []int = arr[1:4] // [2,3,4]

切片的长度和容量

切片的长度是它所包含的元素个数。切片的容量是从它的第一个元素到其底层数组元素末尾的个数。切片 s 的长度和容量可通过表达式 len(s) 和 cap(s) 来获取。

s := []int{0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}
fmt.Println(s, len(s), cap(s))
// output: [0 1 2 3 4 5 6 7 8 9] 10 10

s1 := s[0:5]
fmt.Println(s1, len(s1), cap(s1))
// output: [0 1 2 3 4] 5 10

s2 := s[5:]
fmt.Println(s2, len(s2), cap(s2))
// output: [5 6 7 8 9] 5 5

切片追加元素后长度和容量的变化

append 函数

Go 提供了内建的 append 函数，为切片追加新的元素。

func append(s []T, vs ...T) []T

append 的返回值是一个包含原切片所有元素加上新添加元素的切片。

s := []int{0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}
fmt.Println(s, len(s), cap(s))
sResult := append(s, 11)
fmt.Println(sResult, len(sResult), cap(sResult))
// output:
// [0 1 2 3 4 5 6 7 8 9] 10 10
// [0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 11] 11 20

这个时候，我们就可以发现，当我们 append 元素进入切片时，原切片的长度以及容量都发生了变化，但是它们的变化为什么会这样呢？

下面我们一起看看源码是怎么实现的。

切片的源代码学习

Go 中切片的数据结构可以在源码下的 src/runtime/slice.go 中查看。以下源代码基于 go1.16.7 版本。

切片的结构体

切片作为数组的引用，有三个属性字段：指向数组的指针、长度和容量。

type slice struct {
  // 指向底层数组的指针
	array unsafe.Pointer
  // slice 当前元素个数，即 len() 时返回的数
	len   int
  // slice 的容量，即 cap() 时返回的数
	cap   int
}

切片的扩容

slice 通过调用 append 函数来针对slice进行尾部追加元素，如果此时 slice 的 cap 值小于当前 len 加上 append 中传入值的数量，就会调用 runtime.growslice 函数，进行扩容。

我们这里只放出基本的扩容规则的代码解析，如果对内存对齐、数据拷贝等感兴趣，可自行查看对应的源码。

基本扩容规则

func growslice(et *_type, old slice, cap int) slice {
    newcap := old.cap
    doublecap := newcap + newcap
    // 如果新容量大于旧容量的两倍，则直接按照新容量大小申请
    if cap > doublecap {
			newcap = cap
    } else {
        // 如果原有长度小于1024，则新容量是旧容量的2倍
        if old.len < 1024 {
            newcap = doublecap
        } else {
            // 按照原有容量的 1/4 增加，直到满足新容量的需要
            for 0 < newcap && newcap < cap {
                newcap += newcap / 4
            }
            if newcap <= 0 {
                newcap = cap
            }
        }
    }
}

从源码来看，实际上可以整理出几个规则：

当原切片长度小于 1024 时，新的切片长度直接加上 append 元素的个数，容量则会直接 *2

当原切片长度大于等于 1024 时，新的切片长度直接加上 append 元素的个数，容量则会增加 1/4

总结

切片是一个结构体，保存着切片的容量，长度以及指向数组的指针（数组的地址）。

从源码来看，当一个切片进行扩容时，会进行 growslice，这是一个花销较大的操作，在日常开发中，如果能明确知道切片的长度或者容量时，我们需要在初始化的时候声明，避免切片频繁扩容而带来的花销。

到此这篇关于详解Go语言中切片的长度与容量的区别的文章就介绍到这了,更多相关Go语言 切片长度与容量内容请搜索我们以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持我们！