Go 语言中的 Slice 陷阱:如何避免常见错误
作者:陈明勇
专注分享后端知识,如果本文对你有帮助,不妨点个赞,如果你是 Go 语言初学者,不妨点个关注,一起成长一起进步,如果本文有错误的地方,欢迎指出!
前言
Go
语言提供了很多方便的数据类型,其中包括 slice
。然而,由于 slice
的特殊性质,在使用过程中易犯一些错误,如果不注意,可能导致程序出现意外行为。本文将详细介绍 使用 slice
时易犯的一些错误,帮助读者更好的使用 Go
的 slice
,避免犯错误。
slice 作为函数 / 方法的参数进行传递的陷阱
slice
作为参数进行传递,有一些地方需要注意,先说结论:
1、在函数里修改切片元素的值,原切片的值也会被改变;
若想修改新切片的值,而不影响原切片的值,可以对原切片进行深拷贝:
通过
copy(dst, src []Type) int
函数将原切片的元素拷贝到新切片中:此函数在拷贝时,会基于两个切片中,最小长度为基础去拷贝,也就是初始化新切片时,长度必须大于等于原切片的长度。2、在函数里通过
append
方法,对切片执行追加元素的操作,可能会引起切片扩容,导致内存分配的问题,可能会对程序的性能 造成影响;为避免切片扩容,导致内存分配,对程序的性能造成影响,在初始化切片时,应该根据使用场景,指定一个合理
cap
参数。3、在函数里通过
append
函数,对切片执行追加元素的操作,原切片里不存在新元素。若想实现执行
append
函数之后,原切片也能得到新元素;需将函数的参数类型由 切片类型 改成 切片指针类型。
通过例子来感受一下上面结论的由来:
首先定义并初始化切片
s
,切片里有三个元素;调用
sliceOperation
函数,将切片作为参数进行传递;在函数里修改切片的第一个元素的值为
1
,然后通过append
函数插入元素4
,此时函数里的切片 由于容量不够,s
的容量被扩大了,变成原 cap * 2 = 3 * 2 = 6
;打印结果已注释在代码里,通过打印结果可知:
在函数里修改切片的第一个元素的值,原切片元素的值也会改变;
在函数里通过
append
函数,向切片追加元素 4,原切片并没有此元素;函数里的切片扩容了,原切片却没有。
由于切片是引用类型,因此在函数修改切片元素的值,原切片的元素值也会改变。
有的人可能会产生以下两个疑问:
1、既然切片是引用类型,为什么通过
append
追加元素,原切片s
却没有新元素?2、为什么函数里的切片扩容了,原切片却没有?
在探究这两个问题之前,我们需要了解切片的数据结构:
切片包含三个字段:array
(指针类型,指向一个数组)、len
(切片的长度)、cap
(切片的容量)。
知道了切片的数据结构,我们通过图片来直观地看看切片 s
:
切片 s
没有被修改之前,在内存中是以上图所描述的形式存在,array
指针变量指向数组 [0, 2, 3]
,长度为 3
,容量为 3
。
在执行 sliceOperation
函数之后,原切片 s
和 sliceOperation
函数里的切片 s
如上图所示。
通过上上图和上图对比可知,底层数组 [0, 2, 3]
的第一个元素的值被修改为 1
,然后追加元素 4
,此时函数里的切片发生变化,长度 3 → 4
,容量 3 → 6
变成原来的两倍,底层数组的长度也由 3 → 6
。
由于原切片 s
的长度为 3
,array
指针所指向的区域只有 [1, 2, 3]
,这也是为什么在函数里新增了 元素 4
,在原切片 s
里看不到的原因。
第一个问题解决了,我们来思考第二个问题的原因:
在 Go
中,函数 / 方法的参数传递方式为值传递,main
函数将 s
传递过来,sliceOperation
函数用 s
去接收,此时的 s
为新的切片,只不过它们所指向的底层数组为同一个,长度和容量也是一样。而扩容操作是在新切片上进行的,因此原切片不受影响。
slice 通过 make 函数初始化,后续操作不当所造成的陷阱
使用 make
函数初始化切片后,如果在后续操作中没有正确处理切片长度,容易造成以下陷阱:
越界访问:如果访问超出切片实际长度的索引,则会导致
index out of range
错误,例如:
通过 make([]int, 0, 4)
初始化切片,虽说容量为 4,但是长度为 0,如果通过索引去赋值,会发生 panic;为避免 panic
,可以通过 s := make([]int, 4)
或 s := make([]int, 4, 4)
对切片进行初始化。
切片初始化不当,通过
append
函数追加新元素的位置可能于预料之外
通过打印结果可知,对于切片 s
,元素 1
没有被放置在第一个位置,而对于切片 s2
,元素 1
被放置在切片的第一个位置。这是因为通过 make([]int, 4)
和 make([]int, 0, 4)
初始化切片,底层所指向的数组的值是不一样的:
第一种初始化的方式,切片的长度和容量都为
4
,底层所指向的数组长度也是4
,数组的值为[0, 0, 0, 0]
,每个位置的元素被赋值为零值,s = append(s, 1)
执行后,s
切片的值为[0, 0, 0, 0, 1]
;第二种初始化的方式,切片的长度为
0
,容量为4
,底层所指向的数组长度为0
,数组的值为[]
,s2 = append(s2, 1)
执行后,s2
切片的值为[1]
;通过
append
向切片追加元素,会执行尾插操作。如果我们需要初始化一个空切片,然后从第一个位置开始插入元素,需要避免make([]int, 4)
这种初始化的方式,否则添加的结果会在预料之外。
性能陷阱
内存泄露
内存泄露是指程序分配内存后不再使用该内存,但未将其释放,导致内存资源被浪费。
切片引用切片场景:如果一个切片有大量的元素,而它只有少部分元素被引用,其他元素存在于内存中,但是没有被使用,则会造成内存泄露。代码示例如下:
上述代码中,切片 a
的元素有 10
个,而切片 s
是基于 a
创建的,它底层所指向的数组与 a
所指向的数组是同一个,只不过范围为前四个元素,而后六个元素依然存在于内存中,却没有被使用,这样会造成内存泄露。为了避免内存泄露,我们可以对代码进行改造:s = a[0:4]
→ s = append(s, a[0:4]...)
,通过 append
进行元素追加,这样切片 a
底层的数组没有被引用,后面会被 gc
。
扩容
扩容陷阱在前面的例子也提到过,通过
append
方法,对切片执行追加元素的操作,可能会引起切片扩容,导致内存分配的问题。
切片扩容,可能会对程序的性能 造成影响;为避免此情况的发生,应该根据使用场景,估算切片的容量,指定一个合理 cap
参数。
小结
本篇文章主要介绍了使用 Go
slice
的过程中可能会遇到的陷阱以及如何避免这些错误,帮助读者更好地使用 Go
slice
。
如果读者有遇到别的陷阱,欢迎在评论区留言探讨。
版权声明: 本文为 InfoQ 作者【陈明勇】的原创文章。
原文链接:【http://xie.infoq.cn/article/46d4e2b8f5aac34668548caf0】。文章转载请联系作者。
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