Go 專欄｜復(fù)合數(shù)據(jù)類型：數(shù)組和切片 slice

公司 Tony 老師這兩天請假，找來了他的好朋友 Kevin 頂班，這兩個(gè)人的風(fēng)格真是相差十萬八千里。

Tony 性格緩慢，手法輕柔。到底有多輕呢？洗頭發(fā)的時(shí)候我都懷疑他是不是怕把我頭發(fā)弄濕。

Kevin 則完全不同，嗓音洪亮，風(fēng)風(fēng)火火。說是洗頭發(fā)，但我感覺他就是在扇我腦袋。眼前水花四濺，霧氣繚繞，仿佛都能看見彩虹。

理發(fā)的小感受，夸張了點(diǎn)兒。

經(jīng)過上一篇的學(xué)習(xí)，對 Go 應(yīng)該已經(jīng)越來越有感覺了，今天來點(diǎn)更高級的內(nèi)容：復(fù)雜數(shù)據(jù)類型。

本篇主要介紹數(shù)組和切片 slice，開整～

數(shù)組

數(shù)組有兩個(gè)特點(diǎn)：

1. 固定長度

2. 元素類型相同

正是因?yàn)槠溟L度固定，所以相比于切片，在開發(fā)過程中用的是比較少的。但數(shù)組是切片的基礎(chǔ)，理解了數(shù)組，再學(xué)習(xí)切片就容易多了。

聲明和初始化

聲明一個(gè)長度是 3，元素類型是 int 的數(shù)組。通過索引來訪問數(shù)組元素，索引從 0 到數(shù)組長度減 1，內(nèi)置函數(shù) len 可以獲取數(shù)組長度。

var a [3]int
// 輸出數(shù)組第一個(gè)元素
fmt.Println(a[0]) // 0
// 輸出數(shù)組長度
fmt.Println(len(a)) // 3

數(shù)組初始值為元素類型零值，也可以用數(shù)組字面量初始化數(shù)組。

// 數(shù)組字面量初始化
var b [3]int = [3]int{1, 2, 3}
var c [3]int = [3]int{1, 2}
fmt.Println(b)    // [1 2 3]
fmt.Println(c[2]) // 0

如果沒有顯示指定數(shù)組長度，而是用 ...，那么數(shù)組長度由實(shí)際的元素?cái)?shù)量決定。

// 使用 ...
d := [...]int{1, 2, 3, 4, 5}
fmt.Printf("%T\n", d) // [5]int

還可以指定索引位置來初始化，如果沒有指定數(shù)組長度，則長度由索引來決定。

// 指定索引位置初始化
e := [4]int{5, 2: 10}
f := [...]int{2, 4: 6}
fmt.Println(e) // [5 0 10 0]
fmt.Println(f) // [2 0 0 0 6]

多維數(shù)組

多維數(shù)組的聲明和初始化同理，這里以二維數(shù)組來舉例說明，有一點(diǎn)需要注意，多維數(shù)組僅第一維允許使用 ...。

// 二維數(shù)組
var g [4][2]int
h := [4][2]int{{10, 11}, {20, 21}, {30, 31}, {40, 41}}
// 聲明并初始化外層數(shù)組中索引為 1 和 3 的元素
i := [4][2]int{1: {20, 21}, 3: {40, 41}}
// 聲明并初始化外層數(shù)組和內(nèi)層數(shù)組的單個(gè)元素
j := [...][2]int{1: {0: 20}, 3: {1: 41}}
fmt.Println(g, h, i, j)

使用數(shù)組

只要數(shù)組元素是可比較的，那么數(shù)組就是可比較的，而且數(shù)組長度也是數(shù)組類型的一部分。

所以 [3]int 和 [4]int 是兩種不同的類型。

// 數(shù)組比較
a1 := [2]int{1, 2}
a2 := [...]int{1, 2}
a3 := [2]int{1, 3}
// a4 := [3]int{1, 2}
fmt.Println(a1 == a2, a1 == a3, a2 == a3) // true false false
// fmt.Println(a1 == a4)                     // invalid operation: a1 == a4 (mismatched types [2]int and [3]int)

數(shù)組遍歷：

// 數(shù)組遍歷
for i, n := range e {
    fmt.Println(i, n)
}

值類型

Go 數(shù)組是值類型，賦值和傳參都會復(fù)制整個(gè)數(shù)組。

從輸出結(jié)果可以看出來，內(nèi)容都是相同的，但地址不同。

package main

import "fmt"

func main() {
    // 數(shù)組復(fù)制
    x := [2]int{10, 20}
    y := x
    fmt.Printf("x: %p, %v\n", &x, x) // x: 0xc00012e020, [10 20]
    fmt.Printf("y: %p, %v\n", &y, y) // y: 0xc00012e030, [10 20]
    test(x)
}

func test(a [2]int) {
    fmt.Printf("a: %p, %v\n", &a, a) // a: 0xc00012e060, [10 20]
}

再來看看函數(shù)傳參的情況：

package main

import "fmt"

func main() {
    x := [2]int{10, 20}

    // 傳參
    modify(x)
    fmt.Println("main: ", x) // main:  [10 20]
}

func modify(a [2]int) {
    a[0] = 30
    fmt.Println("modify: ", a) // modify:  [30 20]
}

同樣從結(jié)果可以看到，modify 中數(shù)組內(nèi)容修改后，main 中數(shù)組內(nèi)容并沒有變化。

那么，有沒有可能在函數(shù)內(nèi)修改，而影響到函數(shù)外呢？答案是可以的，接下來要說的切片就可以做到。

切片 slice

切片是一種引用類型，它有三個(gè)屬性：指針，長度和容量。

1. 指針：指向 slice 可以訪問到的第一個(gè)元素。

2. 長度：slice 中元素個(gè)數(shù)。

3. 容量：slice 起始元素到底層數(shù)組最后一個(gè)元素間的元素個(gè)數(shù)。

看到這樣的解釋是不是一臉懵呢？別慌，咱們來詳細(xì)解釋一下。

它的底層結(jié)構(gòu)是這樣的：

再來看一個(gè)例子，看看到底各部分都是什么意思。

底層是一個(gè)包含 10 個(gè)整型元素的數(shù)組，data1 指向數(shù)組第 4 個(gè)元素，長度是 3，容量取到數(shù)組最后一個(gè)元素，是 7。data2 指向數(shù)組第 5 個(gè)元素，長度是 4，容量是 6。

創(chuàng)建切片

創(chuàng)建切片有兩種方式：

第一種方式是基于數(shù)組創(chuàng)建：

// 基于數(shù)組創(chuàng)建切片
var array = [...]int{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8}

s1 := array[3:6]
s2 := array[:5]
s3 := array[4:]
s4 := array[:]

fmt.Printf("s1: %v\n", s1) // s1: [4 5 6]
fmt.Printf("s2: %v\n", s2) // s2: [1 2 3 4 5]
fmt.Printf("s3: %v\n", s3) // s3: [5 6 7 8]
fmt.Printf("s4: %v\n", s4) // s4: [1 2 3 4 5 6 7 8]

第二種方式是使用內(nèi)置函數(shù) make 來創(chuàng)建：

// 使用 make 創(chuàng)建切片
// len: 10, cap: 10
a := make([]int, 10)
// len: 10, cap: 15
b := make([]int, 10, 15)

fmt.Printf("a: %v, len: %d, cap: %d\n", a, len(a), cap(a))
fmt.Printf("b: %v, len: %d, cap: %d\n", b, len(b), cap(b))

使用切片

遍歷

和遍歷數(shù)組方法相同。

// 切片遍歷
for i, n := range s1 {
    fmt.Println(i, n)
}

比較

不能使用 == 來測試兩個(gè) slice 是否有相同元素，但 slice 可以和 nil 比。slice
類型的零值是 nil，表示沒有對應(yīng)的底層數(shù)組，而且長度和容量都是零。

但也要注意，長度和容量都是零的，其值也并不一定是 nil。

// 比較
var s []int
fmt.Println(len(s) == 0, s == nil) // true true
s = nil
fmt.Println(len(s) == 0, s == nil) // true true
s = []int(nil)
fmt.Println(len(s) == 0, s == nil) // true true
s = []int{}
fmt.Println(len(s) == 0, s == nil) // true false

所以，判斷 slice 是否為空，要用內(nèi)置函數(shù) len，而不是判斷其是否為 nil。

追加元素

使用內(nèi)置函數(shù) append。

// 追加
s5 := append(s4, 9)
fmt.Printf("s5: %v\n", s5) // s5: [1 2 3 4 5 6 7 8 9]
s6 := append(s4, 10, 11)
fmt.Printf("s6: %v\n", s6) // s5: [1 2 3 4 5 6 7 8 10 11]

追加另一個(gè)切片，需要在另一個(gè)切片后面跟三個(gè)點(diǎn)。

// 追加另一個(gè)切片
s7 := []int{12, 13}
s7 = append(s7, s6...)
fmt.Printf("s7: %v\n", s7) // s7: [12 13 1 2 3 4 5 6 7 8 10 11]

復(fù)制

使用內(nèi)置函數(shù) copy。

// 復(fù)制
s8 := []int{1, 2, 3, 4, 5}
s9 := []int{5, 4, 3}
s10 := []int{6}

copy(s8, s9)
fmt.Printf("s8: %v\n", s8) // s8: [5 4 3 4 5]
copy(s10, s9)
fmt.Printf("s10: %v\n", s10) // s10: [5]

引用類型

上文介紹數(shù)組時(shí)說過，數(shù)組屬于值類型，所以在傳參時(shí)會復(fù)制整個(gè)數(shù)組內(nèi)容，如果數(shù)組很大的話，是很影響性能的。而傳遞切片只會復(fù)制切片本身，并不影響底層數(shù)組，是很高效的。

package main

import "fmt"

func main() {
    s9 := []int{5, 4, 3}

    // 傳參
    modify(s9)
    fmt.Println("main: ", s9) // main:  [30 4 3]
}

func modify(a []int) {
    a[0] = 30
    fmt.Println("modify: ", a) // modify:  [30 4 3]
}

在 modify 中修改的值會影響到 main 中。

總結(jié)

本文學(xué)習(xí)了復(fù)合數(shù)據(jù)類型的前兩種：數(shù)組和切片。分別介紹了它們的創(chuàng)建，常用操作，以及函數(shù)間的傳遞。

數(shù)組長度固定，是切片的基礎(chǔ)；切片長度可變，多一個(gè)容量屬性，其指針指向的底層結(jié)構(gòu)就是數(shù)組。

在函數(shù)傳參過程中，數(shù)組如果很大的話，很影響效率，而切片則解決了這個(gè)問題，效率更高。

在日常開發(fā)中，使用切片的頻率會更高一些。

文章中的腦圖和源碼都上傳到了 GitHub，有需要的同學(xué)可自行下載。

地址： https://github.com/yongxinz/gopher/tree/main/sc

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