go语言切片和指针，make与new函数

曾经终败给现在 2023-02-14 02:36 62阅读 0赞

# 引子 #

因为数组的长度是固定的并且数组长度属于类型的一部分，所以数组有很多的局限性。 例如：

func arraySum(x [3]int) int{ 
        sum := 0
        for _, v := range x{ 
            sum = sum + v
        }
        return sum
    }

这个求和函数只能接受`[3]int`类型，其他的都不支持。 再比如，

a := [3]int{ 1, 2, 3}

数组a中已经有三个元素了，我们不能再继续往数组a中添加新元素了。

# 切片 #

切片（Slice）是一个拥有相同类型元素的可变长度的序列。它是基于数组类型做的一层封装。它非常灵活，支持自动扩容。

切片是一个引用类型，它的内部结构包含`地址`、`长度`和`容量`。切片一般用于快速地操作一块数据集合。

## 切片的定义 ##

声明切片类型的基本语法如下：

var name []T

其中，

*  name:表示变量名
 *  T:表示切片中的元素类型

举个例子：

func main() { 
    	// 声明切片类型
    	var a []string              //声明一个字符串切片
    	var b = []int{ }             //声明一个整型切片并初始化
    	var c = []bool{ false, true} //声明一个布尔切片并初始化
    	var d = []bool{ false, true} //声明一个布尔切片并初始化
    	fmt.Println(a)              //[]
    	fmt.Println(b)              //[]
    	fmt.Println(c)              //[false true]
    	fmt.Println(a == nil)       //true
    	fmt.Println(b == nil)       //false
    	fmt.Println(c == nil)       //false
    	// fmt.Println(c == d) //切片是引用类型，不支持直接比较，只能和nil比较
    }

### 切片的长度和容量 ###

切片拥有自己的长度和容量，我们可以通过使用内置的`len()`函数求长度，使用内置的`cap()`函数求切片的容量。

### 切片表达式 ###

切片表达式从字符串、数组、指向数组或切片的指针构造子字符串或切片。它有两种变体：一种指定low和high两个索引界限值的简单的形式，另一种是除了low和high索引界限值外还指定容量的完整的形式。

#### 简单切片表达式 ####

切片的底层就是一个数组，所以我们可以基于数组通过切片表达式得到切片。 切片表达式中的`low`和`high`表示一个索引范围（左包含，又不包含），也就是下面代码中从数组a中选出`1<=索引值<4`的元素组成切片s，得到的切片`长度=high-low`，容量等于得到的切片的底层数组的容量。

func main() { 
    	a := [5]int{ 1, 2, 3, 4, 5}
    	s := a[1:3]  // s := a[low:high]
    	fmt.Printf("s:%v len(s):%v cap(s):%v\n", s, len(s), cap(s))  // 切片的容量是底层数组从切片的第一个元素到最后一个元素的数量
    }

输出：

s:[2 3] len(s):2 cap(s):4

为了方便起见，可以省略切片表达式中的任何索引。省略了`low`则默认为0；省略了`high`则默认为切片操作数的长度:

a[2:]  // 等同于 a[2:len(a)]
    a[:3]  // 等同于 a[0:3]
    a[:]   // 等同于 a[0:len(a)]

**注意：**

对于数组或字符串，如果`0 <= low <= high <= len(a)`，则索引合法，否则就会索引越界（out of range）。

对切片再执行切片表达式时（切片再切片），`high`的上限边界是切片的容量`cap(a)`，而不是长度。**常量索引**必须是非负的，并且可以用int类型的值表示;对于数组或常量字符串，常量索引也必须在有效范围内。如果`low`和`high`两个指标都是常数，它们必须满足`low <= high`。如果索引在运行时超出范围，就会发生运行时`panic`。

func main() { 
    	a := [5]int{ 1, 2, 3, 4, 5}
    	s := a[1:3]  // s := a[low:high]
    	fmt.Printf("s:%v len(s):%v cap(s):%v\n", s, len(s), cap(s))
    	s2 := s[3:4]  // 索引的上限是cap(s)而不是len(s)
    	fmt.Printf("s2:%v len(s2):%v cap(s2):%v\n", s2, len(s2), cap(s2))
    }

输出：

s:[2 3] len(s):2 cap(s):4
    s2:[5] len(s2):1 cap(s2):1

#### 完整切片表达式 ####

对于数组，指向数组的指针，或切片a(**注意不能是字符串**)支持完整切片表达式：

a[low : high : max]

上面的代码会构造与简单切片表达式`a[low: high]`相同类型、相同长度和元素的切片。另外，它会将得到的结果切片的容量设置为`max-low`。在完整切片表达式中只有第一个索引值（low）可以省略；它默认为0。

func main() { 
    	a := [5]int{ 1, 2, 3, 4, 5}
    	t := a[1:3:5]
    	fmt.Printf("t:%v len(t):%v cap(t):%v\n", t, len(t), cap(t))
    }

输出结果：

t:[2 3] len(t):2 cap(t):4

完整切片表达式需要满足的条件是`0 <= low <= high <= max <= cap(a)`，其他条件和简单切片表达式相同。

### 使用make()函数构造切片 ###

我们上面都是基于数组来创建的切片，如果需要动态的创建一个切片，我们就需要使用内置的`make()`函数，格式如下：

make([]T, size, cap)

其中：

*  T:切片的元素类型
 *  size:切片中元素的数量
 *  cap:切片的容量

举个例子：

func main() { 
    	a := make([]int, 2, 10)
    	fmt.Println(a)      //[0 0]
    	fmt.Println(len(a)) //2
    	fmt.Println(cap(a)) //10
    }

上面代码中`a`的内部存储空间已经分配了10个，但实际上只用了2个。 容量并不会影响当前元素的个数，所以`len(a)`返回2，`cap(a)`则返回该切片的容量。

### 切片的本质 ###

切片的本质就是对底层数组的封装，它包含了三个信息：底层数组的指针、切片的长度（len）和切片的容量（cap）。（真正得数据是存放在底层数组里的）

举个例子，现在有一个数组`a := [8]int{0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7}`，切片`s1 := a[:5]`，相应示意图如下。![slice\_01][slice_01]切片`s2 := a[3:6]`，相应示意图如下：![slice\_02][slice_02]

### 判断切片是否为空 ###

要检查切片是否为空，请始终使用`len(s) == 0`来判断，而不应该使用`s == nil`来判断。

## 切片不能直接比较 ##

切片之间是不能比较的，我们不能使用`==`操作符来判断两个切片是否含有全部相等元素。 切片唯一合法的比较操作是和`nil`比较。一个`nil`值的切片并没有底层数组，一个`nil`值的切片的长度和容量都是0。但是我们不能说一个长度和容量都是0的切片一定是`nil`，例如下面的示例：

var s1 []int         //len(s1)=0;cap(s1)=0;s1==nil
    s2 := []int{ }        //len(s2)=0;cap(s2)=0;s2!=nil
    s3 := make([]int, 0) //len(s3)=0;cap(s3)=0;s3!=nil

所以要判断一个切片是否是空的，要是用`len(s) == 0`来判断，不应该使用`s == nil`来判断。

## 切片的赋值拷贝 ##

下面的代码中演示了拷贝前后两个变量共享底层数组，对一个切片的修改会影响另一个切片的内容，这点需要特别注意。（数组赋值是值类型，而切片赋值是引用类型）

func main() { 
    	s1 := make([]int, 3) //[0 0 0]
    	s2 := s1             //将s1直接赋值给s2，s1和s2共用一个底层数组
    	s2[0] = 100
    	fmt.Println(s1) //[100 0 0]
    	fmt.Println(s2) //[100 0 0]
    }

## 切片遍历 ##

切片的遍历方式和数组是一致的，支持索引遍历和`for range`遍历。

func main() { 
    	s := []int{ 1, 3, 5}
    
    	for i := 0; i < len(s); i++ { 
    		fmt.Println(i, s[i])
    	}
    
    	for index, value := range s { 
    		fmt.Println(index, value)
    	}
    }

### 补充 ###

vscode中按shift+ctrl+p，输入snippets，找到go，设置快捷键

## append()方法为切片添加元素 ##

Go语言的内建函数`append()`可以为切片动态添加元素。 可以一次添加一个元素，可以添加多个元素，也可以添加另一个切片中的元素（后面加…）。（调用append函数必须用原来的切片变量接受返回值）

func main(){ 
    	var s []int
    	s = append(s, 1)        // [1]
    	s = append(s, 2, 3, 4)  // [1 2 3 4]
    	s2 := []int{ 5, 6, 7}  
    	s = append(s, s2...)    // [1 2 3 4 5 6 7] 其中...表示拆开
    }

\*\*注意：\*\*通过var声明的零值切片可以在`append()`函数直接使用，无需初始化。会自动帮你初始化和扩容。

var s []int
    s = append(s, 1, 2, 3)

没有必要像下面的代码一样初始化一个切片再传入`append()`函数使用，

s := []int{ }  // 没有必要初始化
    s = append(s, 1, 2, 3)
    
    var s = make([]int)  // 没有必要初始化
    s = append(s, 1, 2, 3)

每个切片会指向一个底层数组，这个数组的容量够用就添加新增元素。当底层数组不能容纳新增的元素时，切片就会自动按照一定的策略进行“扩容”，此时该切片指向的底层数组就会更换。“扩容”操作往往发生在`append()`函数调用时，所以我们通常都需要用原变量接收append函数的返回值。

举个例子：

func main() { 
    	//append()添加元素和切片扩容
    	var numSlice []int
    	for i := 0; i < 10; i++ { 
    		numSlice = append(numSlice, i)
    		fmt.Printf("%v len:%d cap:%d ptr:%p\n", numSlice, len(numSlice), cap(numSlice), numSlice)
    	}
    }

输出：

[0]  len:1  cap:1  ptr:0xc0000a8000
    [0 1]  len:2  cap:2  ptr:0xc0000a8040
    [0 1 2]  len:3  cap:4  ptr:0xc0000b2020
    [0 1 2 3]  len:4  cap:4  ptr:0xc0000b2020
    [0 1 2 3 4]  len:5  cap:8  ptr:0xc0000b6000
    [0 1 2 3 4 5]  len:6  cap:8  ptr:0xc0000b6000
    [0 1 2 3 4 5 6]  len:7  cap:8  ptr:0xc0000b6000
    [0 1 2 3 4 5 6 7]  len:8  cap:8  ptr:0xc0000b6000
    [0 1 2 3 4 5 6 7 8]  len:9  cap:16  ptr:0xc0000b8000
    [0 1 2 3 4 5 6 7 8 9]  len:10  cap:16  ptr:0xc0000b8000

从上面的结果可以看出：

1.  `append()`函数将元素追加到切片的最后并返回该切片。
2.  切片numSlice的容量按照1，2，4，8，16这样的规则自动进行扩容，每次扩容后都是扩容前的2倍。

append()函数还支持一次性追加多个元素。 例如：

var citySlice []string
    // 追加一个元素
    citySlice = append(citySlice, "北京")
    // 追加多个元素
    citySlice = append(citySlice, "上海", "广州", "深圳")
    // 追加切片
    a := []string{ "成都", "重庆"}
    citySlice = append(citySlice, a...)
    fmt.Println(citySlice) //[北京 上海 广州 深圳 成都 重庆]

## 切片的扩容策略 ##

可以通过查看`$GOROOT/src/runtime/slice.go`源码，其中扩容相关代码如下：

newcap := old.cap
    doublecap := newcap + newcap
    if cap > doublecap { 
    	newcap = cap
    } else { 
    	if old.len < 1024 { 
    		newcap = doublecap
    	} else { 
    		// Check 0 < newcap to detect overflow
    		// and prevent an infinite loop.
    		for 0 < newcap && newcap < cap { 
    			newcap += newcap / 4
    		}
    		// Set newcap to the requested cap when
    		// the newcap calculation overflowed.
    		if newcap <= 0 { 
    			newcap = cap
    		}
    	}
    }

从上面的代码可以看出以下内容：

*  首先判断，如果新申请容量（cap）大于2倍的旧容量（old.cap），最终容量（newcap）就是新申请的容量（cap）。
 *  否则判断，如果旧切片的长度小于1024，则最终容量(newcap)就是旧容量(old.cap)的两倍，即（newcap=doublecap），
 *  否则判断，如果旧切片长度大于等于1024，则最终容量（newcap）从旧容量（old.cap）开始循环增加原来的1/4，即（newcap=old.cap,for \{newcap += newcap/4\}）直到最终容量（newcap）大于等于新申请的容量(cap)，即（newcap >= cap）
 *  如果最终容量（cap）计算值溢出，则最终容量（cap）就是新申请容量（cap）。

需要注意的是，切片扩容还会根据切片中元素的类型不同而做不同的处理，比如`int`和`string`类型的处理方式就不一样。

## 使用copy()函数复制切片 ##

首先我们来看一个问题：

func main() { 
    	a := []int{ 1, 2, 3, 4, 5}
    	b := a
    	fmt.Println(a) //[1 2 3 4 5]
    	fmt.Println(b) //[1 2 3 4 5]
    	b[0] = 1000
    	fmt.Println(a) //[1000 2 3 4 5]
    	fmt.Println(b) //[1000 2 3 4 5]
    }

由于切片是引用类型，所以a和b其实都指向了同一块内存地址。修改b的同时a的值也会发生变化。

Go语言内建的`copy()`函数可以迅速地将一个切片的数据复制到另外一个切片空间中，`copy()`函数的使用格式如下：

copy(destSlice, srcSlice []T)

其中：

*  srcSlice: 数据来源切片
 *  destSlice: 目标切片

注意： copy不会自动扩容

package main
    
    import "fmt"
    
    func main() { 
    	s1 := []int{ 1, 2, 3}
    	s3 := make([]int, 0, 3)
    	s4 := make([]int, 3, 3)
    	copy(s3, s1)
    	copy(s4, s1)
    	fmt.Println(s3) // []
    	fmt.Println(s4) // [1, 2, 3]
    }

举个例子：

func main() { 
    	// copy()复制切片
    	a := []int{ 1, 2, 3, 4, 5}
    	c := make([]int, 5, 5)
    	copy(c, a)     //使用copy()函数将切片a中的元素复制到切片c
    	fmt.Println(a) //[1 2 3 4 5]
    	fmt.Println(c) //[1 2 3 4 5]
    	c[0] = 1000
    	fmt.Println(a) //[1 2 3 4 5]
    	fmt.Println(c) //[1000 2 3 4 5]
    }

## 从切片中删除元素 ##

Go语言中并没有删除切片元素的专用方法，我们可以使用切片本身的特性来删除元素。 代码如下：

func main() { 
    	// 从切片中删除元素
    	a := []int{ 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37}
    	// 要删除索引为2的元素
    	a = append(a[:2], a[3:]...)  // 就算只有一个元素也要拆开
    	fmt.Println(a) //[30 31 33 34 35 36 37]
    }

总结一下就是：要从切片a中删除索引为`index`的元素，操作方法是`a = append(a[:index], a[index+1:]...)`

## 补充 ##

1.切片不保存具体的值

2.切片对应一个底层数组

3.底层数组都是占用一块连续的内存

## 指针 ##

1.  &：取地址
2.  \*： 根据地址取值

任何程序数据载入内存后，在内存都有他们的地址，这就是指针。而为了保存一个数据在内存中的地址，我们就需要指针变量。

比如，“永远不要高估自己”这句话是我的座右铭，我想把它写入程序中，程序一启动这句话是要加载到内存（假设内存地址0x123456），我在程序中把这段话赋值给变量`A`，把内存地址赋值给变量`B`。这时候变量`B`就是一个指针变量。通过变量`A`和变量`B`都能找到我的座右铭。

Go语言中的指针不能进行偏移和运算，因此Go语言中的指针操作非常简单，我们只需要记住两个符号：`&`（取地址）和`*`（根据地址取值）。

## 指针地址和指针类型 ##

每个变量在运行时都拥有一个地址，这个地址代表变量在内存中的位置。Go语言中使用`&`字符放在变量前面对变量进行“取地址”操作。 Go语言中的值类型（int、float、bool、string、array、struct）都有对应的指针类型，如：`*int`、`*int64`、`*string`等。

取变量指针的语法如下：

ptr := &v    // v的类型为T

其中：

*  v:代表被取地址的变量，类型为`T`
 *  ptr:用于接收地址的变量，ptr的类型就为`*T`，称做T的指针类型。\*代表指针。

举个例子：

func main() { 
    	a := 10
    	b := &a
    	fmt.Printf("a:%d ptr:%p\n", a, &a) // a:10 ptr:0xc00001a078
    	fmt.Printf("b:%p type:%T\n", b, b) // b:0xc00001a078 type:*int
    	fmt.Println(&b)                    // 0xc00000e018
    }

我们来看一下`b := &a`的图示：![取变量地址图示][format_png]

## 指针取值 ##

在对普通变量使用&操作符取地址后会获得这个变量的指针，然后可以对指针使用\*操作，也就是指针取值，代码如下。

func main() { 
    	//指针取值
    	a := 10
    	b := &a // 取变量a的地址，将指针保存到b中
    	fmt.Printf("type of b:%T\n", b)
    	c := *b // 指针取值（根据指针去内存取值）
    	fmt.Printf("type of c:%T\n", c)
    	fmt.Printf("value of c:%v\n", c)
    }

输出如下：

type of b:*int
    type of c:int
    value of c:10

**总结：** 取地址操作符`&`和取值操作符`*`是一对互补操作符，`&`取出地址，`*`根据地址取出地址指向的值。

变量、指针地址、指针变量、取地址、取值的相互关系和特性如下：

*  对变量进行取地址（&）操作，可以获得这个变量的指针变量。
 *  指针变量的值是指针地址。
 *  对指针变量进行取值（\*）操作，可以获得指针变量指向的原变量的值。

**指针传值示例：**

func modify1(x int) { 
    	x = 100
    }
    
    func modify2(x *int) { 
    	*x = 100
    }
    
    func main() { 
    	a := 10
    	modify1(a)
    	fmt.Println(a) // 10
    	modify2(&a)
    	fmt.Println(a) // 100
    }

## new和make ##

我们先来看一个例子：

func main() { 
    	var a *int
    	*a = 100
    	fmt.Println(*a)
    
    	var b map[string]int
    	b["沙河娜扎"] = 100
    	fmt.Println(b)
    }

执行上面的代码会引发panic，为什么呢？ 在Go语言中对于引用类型的变量，我们在使用的时候不仅要声明它，还要为它分配内存空间，否则我们的值就没办法存储。而对于值类型的声明不需要分配内存空间，是因为它们在声明的时候已经默认分配好了内存空间。要分配内存，就引出来今天的new和make。 Go语言中new和make是内建的两个函数，主要用来分配内存。

### new ###

new是一个内置的函数，（申请一个内存地址）它的函数签名如下：

func new(Type) *Type

其中，

*  Type表示类型，new函数只接受一个参数，这个参数是一个类型
 *  \*Type表示类型指针，new函数返回一个指向该类型内存地址的指针。

new函数不太常用，使用new函数得到的是一个类型的指针，并且该指针对应的值为该类型的零值。举个例子：

func main() { 
    	a := new(int)
    	b := new(bool)
    	fmt.Printf("%T\n", a) // *int
    	fmt.Printf("%T\n", b) // *bool
    	fmt.Println(*a)       // 0
    	fmt.Println(*b)       // false
    }

本节开始的示例代码中`var a *int`只是声明了一个指针变量a但是没有初始化，指针作为引用类型需要初始化后才会拥有内存空间，才可以给它赋值。应该按照如下方式使用内置的new函数对a进行初始化之后就可以正常对其赋值了：

func main() { 
    	var a *int
    	a = new(int)
    	*a = 10
    	fmt.Println(*a)
    }

### make ###

\*\*make也是用于内存分配的，区别于new，它只用于slice、map以及chan的内存创建，\*\*而且它返回的类型就是这三个类型本身，而不是他们的指针类型，因为这三种类型就是引用类型，所以就没有必要返回他们的指针了。make函数的函数签名如下：

func make(t Type, size ...IntegerType) Type

make函数是无可替代的，我们在使用slice、map以及channel的时候，都需要使用make进行初始化，然后才可以对它们进行操作。这个我们在上一章中都有说明，关于channel我们会在后续的章节详细说明。

本节开始的示例中`var b map[string]int`只是声明变量b是一个map类型的变量，需要像下面的示例代码一样使用make函数进行初始化操作之后，才能对其进行键值对赋值：

func main() { 
    	var b map[string]int
    	b = make(map[string]int, 10)
    	b["沙河娜扎"] = 100
    	fmt.Println(b)
    }

### new与make的区别 ###

1.  二者都是用来做内存分配的。
2.  make只用于slice、map以及channel的初始化，返回的还是这三个引用类型本身；
3.  而new用于类型的内存分配，并且内存对应的值为类型零值，返回的是指向类型的指针。

[slice_01]: https://imgconvert.csdnimg.cn/aHR0cHM6Ly93d3cubGl3ZW56aG91LmNvbS9pbWFnZXMvR28vc2xpY2Uvc2xpY2VfMDEucG5n?x-oss-process=image/format,png
[slice_02]: https://imgconvert.csdnimg.cn/aHR0cHM6Ly93d3cubGl3ZW56aG91LmNvbS9pbWFnZXMvR28vc2xpY2Uvc2xpY2VfMDIucG5n?x-oss-process=image/format,png
[format_png]: https://imgconvert.csdnimg.cn/aHR0cHM6Ly93d3cubGl3ZW56aG91LmNvbS9pbWFnZXMvR28vcG9pbnRlci9wdHIucG5n?x-oss-process=image/format,png