golang中的slice
2019-06-27 本文已影响0人
XITEHIP
上文讲解了数组这篇文章主要讲解Slice（切片）。Slice代表变长的序列，其里面的每个元素都有相同的类型。Slice字面量为[]T其中T表示slice的类型，slice和数组的语法很像，只是没有固定长度。
1 创建slice
1.1 var slice []int
这种创建出来的 slice 是一个 nil slice。它的长度和容量都为0。和nil比较的结果为true。
1.2 make创建
如果cap可以省略那len就等于cap。其中len可以为0表示这个slice的长度为0，容量为0。
s1 := make([]int, len, cap)
1.3 new创建
s2 := new([]int)
1.4 字面量形式创建切片
s3 := []int{1, 2, 3, 4, 5, 6}
s4 := []int{} //创建空切片
s5 := []string{99: 100} //初始化第100个元素
1.5 基于数组创建数组切片
var array = [10]int{1, 2, 3, 4, 5, 6}
var s6 = array[1:4] //[2,3,4] 左闭右开
var s7 = array[4:] //[5,6,0,0,0,0]
var s8 = array[2:4:6] //[3,4] len=2,cap=4 data[low, high, max] low表示索引开始处闭区间，high表示len开区间，max表示容量开区间。
1.6 基于切片创建切片
slice := []int{1, 2, 3, 4, 5, 6}
s10 := slice[:4] //beginIndex如果为空则表示从0开始
s11 := slice[4:] //endIndex如果为空则表示到数组最后一个元素
var 12 = slice[2:4:6] //同1.5
2 底层数据结构
一个slice是一个轻量级的数据结构（结构体），提供了访问数组的元素的功能。一个slice由3部分组成pointer,len,cap，其中pointer指向底层数组的地址（注意不一定是首地址）。以下是slice的定义：
#runtime/slice.go
type slice struct {
array unsafe.Pointer
len int
cap int
}
#反射中的SliceHeader
#reflect/value.go
type SliceHeader struct {
Data uintptr
Len int
Cap int
}
图片示意图表示slice中指针指向了数组首地址，len是4，cap是6。
图1
3 共享底层数据
- 多个slice之间可以共享底层的数据，并且引用的数组部分区间可能重叠
func main() {
var array = [10]int{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10}
var s1 = array[0:4]
var s2 = array[0:3]
fmt.Println(s1,s2)
}
//输出结果：[1 2 3 4] [1 2 3] 表示1，2，3是引用相同的位置的数据。
图2是示意图:
图2
图3是gdb显示的变量，内存的值：
图3
由此可见如果s1修改了共享的数据，那s2的值也会改变。
4 append追加元素
函数原型：
func append(slice []Type, elems ...Type) []Type
参数elems参数可变，因此可以追加多个值到slice中，还可以用...传入一个切片。
slice := append(slice, elem1, elem2)
slice := append(slice, slice_other...)
append会返回新的slice，append返回值必须使用否则编译器会报错。
追加元素是向底层数组中追加元素，但是底层数组长度是固定的，如果数组已经满了就没法添加了。这就会涉及到扩容问题了。
var slice = make([]int, 6)
fmt.Printf("%p\n",slice)
sliceNew := append(slice, 7)
fmt.Printf("%p\n",sliceNew)
fmt.Println(cap(sliceNew))
//0xc420018150
//0xc420074060
//12
可以看到slice与sliceNew的地址不同说明sliceNew已经迁移到别的地方了。在查看新slice的容量为12证明新的容量扩大了，也就是说新slice预留了一些缓存，防止每次append都去迁移造成资源消耗。具体扩容多少可以查看大佬的文章深度解密Go语言之Slice--饶全成 [码农桃花源]
如果将var slice = make([]int, 6,)改成var slice = make([]int, 6, 7)，就是还有1个容量，那在运行此代码发现slice与sliceNew是一样的，没有用迁移。
5 for range
for循环会对slice元素值一次拷贝到item。更改item中的值不会改变原slice的元素值。
slice := []int{1,2,3}
for _, item := range slice {
item++
}
fmt.Println(slice)
//output: [1,2,3]
6 函数传参
函数传slice是引用传参，修改被调函数的值，调用函数的slice也会改变。
func main() {
slice := []int{1,2,3}
test(slice)
fmt.Println(slice)
}
func test(a []int) {
a[1] = 100
}
//output [1,100,3]
7 两个slice不能用==比较
因为slice底层数据有可能变化。
8 make slice 汇编执行过程
func main() {
s := make([]int, 3, 10)
fmt.Println(s)
}
go tool compile -S run.go >> run.s
生成的汇编代码如下：
1 "".main STEXT size=206 args=0x0 locals=0x58
2 0x0000 00000 (run.go:5) TEXT "".main(SB), ABIInternal, $88-0 //为main函数分配栈帧大小为88B
3 0x0000 00000 (run.go:5) MOVQ (TLS), CX
4 0x0009 00009 (run.go:5) CMPQ SP, 16(CX)//是否需要扩容
5 0x000d 00013 (run.go:5) JLS 196 //跳转到196处去扩容
6 0x0013 00019 (run.go:5) SUBQ $88, SP //将sp向低地址移动88B
7 0x0017 00023 (run.go:5) MOVQ BP, 80(SP) //parent BP 缓存到80（sp）处
8 0x001c 00028 (run.go:5) LEAQ 80(SP), BP //将80(SP)处的地址存入BP寄存器中，这样main函数的栈底设置完毕。
9 0x0021 00033 (run.go:5) FUNCDATA $0, gclocals·69c1753bd5f81501d95132d08af04464(SB) //gc相关忽略
10 0x0021 00033 (run.go:5) FUNCDATA $1, gclocals·568470801006e5c0dc3947ea998fe279(SB) //gc相关忽略
11 0x0021 00033 (run.go:5) FUNCDATA $3, gclocals·bfec7e55b3f043d1941c093912808913(SB) //gc相关忽略
12 0x0021 00033 (run.go:5) FUNCDATA $4, "".main.stkobj(SB) //gc相关忽略
13 0x0021 00033 (run.go:7) PCDATA $2, $1 //gc相关忽略
14 0x0021 00033 (run.go:7) PCDATA $0, $0 //gc相关忽略
//s := make([]int, 3, 10) make开始处
//将type.int(SB) =>[]int地址赋值给AX
15 0x0021 00033 (run.go:7) LEAQ type.int(SB), AX
16 0x0028 00040 (run.go:7) PCDATA $2, $0
将AX中的[]int地址移动到栈顶处(SP)
17 0x0028 00040 (run.go:7) MOVQ AX, (SP)
//将参数3移动到离栈顶8个字节处
18 0x002c 00044 (run.go:7) MOVQ $3, 8(SP)
//将参数10移动到离栈顶16个字节处
19 0x0035 00053 (run.go:7) MOVQ $10, 16(SP)
//调用函数makeslice(SB)
//makeslice的原型如下：
//func makeslice(et *_type, len, cap int) slice
//其中*_type 为slice类型，len为长度，cap为容量， slice为返回值
20 0x003e 00062 (run.go:7) CALL runtime.makeslice(SB)
21 0x0043 00067 (run.go:7) PCDATA $2, $1 //gc相关忽略
函数调用完之后的返回值slice
22 0x0043 00067 (run.go:7) MOVQ 24(SP), AX
23 0x0048 00072 (run.go:8) PCDATA $2, $0
24 0x0048 00072 (run.go:8) MOVQ AX, (SP)
25 0x004c 00076 (run.go:8) MOVQ $3, 8(SP)
26 0x0055 00085 (run.go:8) MOVQ $10, 16(SP)
//func convTslice(val []byte) (x unsafe.Pointer)
//调用convTslice
27 0x005e 00094 (run.go:8) CALL runtime.convTslice(SB)
28 0x0063 00099 (run.go:8) PCDATA $2, $1
29 0x0063 00099 (run.go:8) MOVQ 24(SP), AX
30 0x0068 00104 (run.go:8) PCDATA $0, $1
31 0x0068 00104 (run.go:8) XORPS X0, X0
32 0x006b 00107 (run.go:8) MOVUPS X0, ""..autotmp_11+64(SP)
33 0x0070 00112 (run.go:8) PCDATA $2, $2
34 0x0070 00112 (run.go:8) LEAQ type.[]int(SB), CX
35 0x0077 00119 (run.go:8) PCDATA $2, $1
36 0x0077 00119 (run.go:8) MOVQ CX, ""..autotmp_11+64(SP)
37 0x007c 00124 (run.go:8) PCDATA $2, $0
38 0x007c 00124 (run.go:8) MOVQ AX, ""..autotmp_11+72(SP)
39 0x0081 00129 (run.go:8) XCHGL AX, AX
//以下是调用Println()详见通过Println分析如何系统调用的
40 0x0082 00130 ($GOROOT/src/fmt/print.go:275) PCDATA $2, $1
41 0x0082 00130 ($GOROOT/src/fmt/print.go:275) MOVQ os.Stdout(SB), AX
42 0x0089 00137 ($GOROOT/src/fmt/print.go:275) PCDATA $2, $2
43 0x0089 00137 ($GOROOT/src/fmt/print.go:275) LEAQ go.itab.*os.File,io.Writer(SB), CX
44 0x0090 00144 ($GOROOT/src/fmt/print.go:275) PCDATA $2, $1
45 0x0090 00144 ($GOROOT/src/fmt/print.go:275) MOVQ CX, (SP)
46 0x0094 00148 ($GOROOT/src/fmt/print.go:275) PCDATA $2, $0
47 0x0094 00148 ($GOROOT/src/fmt/print.go:275) MOVQ AX, 8(SP)
48 0x0099 00153 ($GOROOT/src/fmt/print.go:275) PCDATA $2, $1
49 0x0099 00153 ($GOROOT/src/fmt/print.go:275) PCDATA $0, $0
50 0x0099 00153 ($GOROOT/src/fmt/print.go:275) LEAQ ""..autotmp_11+64(SP), AX
51 0x009e 00158 ($GOROOT/src/fmt/print.go:275) PCDATA $2, $0
52 0x009e 00158 ($GOROOT/src/fmt/print.go:275) MOVQ AX, 16(SP)
53 0x00a3 00163 ($GOROOT/src/fmt/print.go:275) MOVQ $1, 24(SP)
54 0x00ac 00172 ($GOROOT/src/fmt/print.go:275) MOVQ $1, 32(SP)
55 0x00b5 00181 ($GOROOT/src/fmt/print.go:275) CALL fmt.Fprintln(SB)
//恢复parent func stack 将缓存在80(SP)的parent BP恢复到BP
56 0x00ba 00186 (<unknown line number>) MOVQ 80(SP), BP
//将栈顶向高地址偏移88个字节从而恢复parent func stack
57 0x00bf 00191 (<unknown line number>) ADDQ $88, SP
58 0x00c3 00195 (<unknown line number>) RET
//扩容栈
59 0x00c4 00196 (<unknown line number>) NOP
60 0x00c4 00196 (run.go:5) PCDATA $0, $-1
61 0x00c4 00196 (run.go:5) PCDATA $2, $-1
62 0x00c4 00196 (run.go:5) CALL runtime.morestack_noctxt(SB)
关键函数：
CALL runtime.makeslice(SB) //创建slice对象
CALL runtime.convTslice(SB) //将interface 转换成slice类型
CALL fmt.Fprintln(SB) //打印
CALL runtime.morestack_noctxt(SB) //扩容栈
9 总结
slice在实际开发中会经常遇到，熟悉它的原理，对于理解和运用slice有很大的帮助。
