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Go Slice 扩容的这些坑你踩过吗?

作者:王中阳Go
  • 2023-03-20
    北京
  • 本文字数:2474 字

    阅读完需:约 8 分钟

Go Slice 扩容的这些坑你踩过吗?

前言

之前对 Go 语言 for 循环做了一次踩坑经验分享《Go for range 一不小心就掉坑里了》,大家直呼有用。


今天对切片 Slice 的 append 操作也做一次踩坑经验分享,希望对朋友们有所帮助,有用请三连支持。

知识重温

切片底层结构定义:包含指向底层数组的指针长度容量


type slice struct {  array unsafe.Pointer  len   int  cap   int}
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append 操作:可以是 1 个、多个、甚至整个切片(记得后面加...);添加元素时当容量不足,则会自动触发切片扩容机制,产生切片副本,同时指向底层数组的指针发生变化


var nums []intnums = append(nums, 1)nums = append(nums, 2, 3, 4)nums2 := []int{5, 6, 7}nums = append(nums, nums2...)fmt.Println(nums) //[1 2 3 4 5 6 7]
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案例 1:传值+未扩容

先来看看下面会输出什么结果?


func main() {  s1 := make([]int, 0, 5)  fmt.Println("s1切片: ", s1)  appendFunc(s1)  fmt.Println("s1切片: ", s1)  fmt.Println("s1切片表达式: ", s1[:5])}
func appendFunc(s2 []int) { s2 = append(s2, 1, 2, 3) fmt.Println("s2切片: ", s2)}
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输出结果:


s1切片:  []s2切片:  [1 2 3]s1切片:  []s1切片表达式:  [1 2 3 0 0]
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看到这个结果,大家就会有疑问了,明明切片是引用类型,为什么 s2 append 了新元素后,s2 是有值了但 s1 却还是空的,并且对 s1 用切片表达式却能获取到值呢?


原因分析前,我们先来看看 s1 和 s2 到底是不是同一个切片,打印地址验证下


func main() {  s1 := make([]int, 0, 5)  fmt.Printf("s1切片地址: %p\n", s1)  appendFunc(s1)  //...}
func appendFunc(s2 []int) { s2 = append(s2, 1, 2, 3) fmt.Printf("s2切片地址: %p\n", s2) //...}
输出结果:s1切片地址: 0xc000018150s2切片地址: 0xc000018150
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看到这就得傻眼了,两个切片的地址都是同一个,s2 修改后 s1 也应该同步修改,应该都有值啊


我们还得继续再深究一下,fmt包%p打印的这个地址,到底是谁的地址


//fmt/print.gofunc (p *pp) fmtPointer(value reflect.Value, verb rune) {  var u uintptr  switch value.Kind() {  case reflect.Chan, reflect.Func, reflect.Map, reflect.Ptr, reflect.Slice, reflect.UnsafePointer:    u = value.Pointer()  default:    p.badVerb(verb)    return  }  //...}
//reflect/value.gofunc (v Value) Pointer() uintptr { k := v.kind() switch k { //... case Slice: return (*SliceHeader)(v.ptr).Data } panic(&ValueError{"reflect.Value.Pointer", v.kind()})}
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通过分析 fmt 包的源码,不难发现,打印的地址,其实是切片里指向底层数组的指针存储的地址,并不是两个切片本身的地址。同时也说明这两切片是指向同一个底层数组。


原因正式分析


  1. 传值操作,s1 和 s2 是两个不同的切片变量,但是指向底层数组的指针是同一个;

  2. 长度和容量的变化:s1 Len=0 和 Cap=5,后来未发生过变化;s2 一开始被赋值时 Len=0 和 Cap=5,在 append 操作后,Len=3 和 Cap=5,同时底层数组值从[0,0,0,0,0]被修改成了[1,2,3,0,0];

  3. 输出结果,s1 由于 Len=0 所以输出空[],而 s1 用切片表达式,是基于底层数组[1,2,3,0,0]进行切片,所以输出结果为[1,2,3,0,0]

案例 2:传值+扩容

将案例 1,append 的元素个数超过切片容量,触发自动扩容,输出的结果又会是怎样的呢?


func main() {  s1 := make([]int, 0, 5)  fmt.Println("s1切片: ", s1)  appendFunc(s1)  fmt.Println("s1切片: ", s1)  fmt.Println("s1切片表达式: ", s1[:5])}
func appendFunc(s2 []int) { s2 = append(s2, 1, 2, 3, 4, 5, 6) fmt.Println("s2切片: ", s2)}
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输出结果:


s1切片:  []s2切片:  [1 2 3 4 5 6]s1切片:  []s1切片表达式:  [0 0 0 0 0]
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原因分析


  1. 发生扩容后,s2 指向的底层数组会产生副本,导致 s1 和 s2 不再指向同一个底层数组;

  2. 长度和容量的变化:s2 append 后 Len=6、Cap=10 和底层数组值为[1,2,3,4,5,6,0,0,0,0];s2 的操作完全不影响 s1 的数据,s1 仍然是 Len=0、Cap=5 和底层数组值为[0,0,0,0,0]

  3. 输出结果,s2 由于 Len=6 所以输出[1,2,3,4,5,6],s1 由于 Len=0 所以输出空[],而 s1 用切片表达式,是基于底层数组[0,0,0,0,0]进行切片,所以输出结果为[0,0,0,0,0]

案例 3:传址+不关心扩容

上面两个传值操作的例子,不管扩容与否,都不会影响原切片 s1 的长度和容量。如果我们期望修改 s2 的同时也修改原切片 s1,则需要用到切片指针,基于地址传递进行操作


func main() {  s1 := make([]int, 0, 5)  fmt.Println("s1切片: ", s1)  fmt.Printf("s1切片地址: %p len:%d cap:%d\n", &s1, len(s1), cap(s1))  appendFunc(&s1)  fmt.Println("s1切片: ", s1)  fmt.Println("s1切片表达式: ", s1[:5])}
func appendFunc(s2 *[]int) { fmt.Printf("s2切片地址: %p len:%d cap:%d\n", s2, len(*s2), cap(*s2)) //*s2 = append(*s2, 1, 2, 3) *s2 = append(*s2, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10) fmt.Printf("append后s2切片地址: %p len:%d cap:%d\n", s2, len(*s2), cap(*s2)) fmt.Println("s2切片: ", *s2)}
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输出结果:


s1切片:  []s1切片地址: 0xc00000c030 len:0 cap:5s2切片地址: 0xc00000c030 len:0 cap:5append后s2切片地址: 0xc00000c030 len:10 cap:10s2切片:  [1 2 3 4 5 6 7 8 9 10]s1切片:  [1 2 3 4 5 6 7 8 9 10]s1切片表达式:  [1 2 3 4 5]
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万变不离其宗,传址操作,始终操作的是同一个切片变量,append 操作后,长度和容量都会同时发生变化,以及如果触发扩容,那么指向底层数组的指针,也都会同时发生变化。

总结

切片传值操作,append 未触发扩容,会同时修改底层数组的值,但不会影响原切片的长度和容量;当触发扩容,那么会产生副本,后面的修改则会和原底层数组剥离开,互不影响。


如果期望在修改切片后,对原切片也发生修改,则可以使用传址操作,始终基于同一个切片变量进行操作。


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Go语言切片传值操作,append未触发扩容,会同时修改底层数组的值,但不会影响原切片的长度和容量;当触发扩容,那么会产生副本,后面的修改则会和原底层数组剥离开,互不影响。


如果期望在修改切片后,对原切片也发生修改,则可以使用传址操作,始终基于同一个切片变量进行操作。
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