面試題：這道 reslice 的題 簡(jiǎn)單，但原理你知曉嗎？

package?main

func?a()?[]int?{
?a1?:=?[]int{3}
?a2?:=?a1[1:]
?return?a2
}

func?main()?{
?a()
}

看到這個(gè)題, 你的第一反應(yīng)是啥?

(A)?編譯失敗
(B)?panic:?runtime?error:?index?out?of?range?[1]?with?length?1
(C)?[]
(D)?其他

也許你的第一感覺是: 肯定能編譯過, 但是運(yùn)行時(shí)一定會(huì)panic的. 但事與愿違竟然能夠正常運(yùn)行, 結(jié)果是:[]

疑問

a1?:=?[]int{3}
a2?:=?a1[1:]
fmt.Println("a[1:]",?a2)

a1 和 a2 共享同樣的底層數(shù)組, len(a1) = 1, a1[1]絕對(duì)會(huì)panic, 但是a[1:]卻能正常輸出, 這是為何?

從表面入手

整看下整體的情況

a1?:=?[]int{3}
fmt.Printf("len:%d,?cap:%d",?len(a1),?cap(a1))
fmt.Println("a[0:]",?a1[0:])
fmt.Println("a[1:]",?a1[1:])
fmt.Println("a[2:]",?a1[2:])

結(jié)果:

len:1,?cap:1
a[0:]:?[1]
a[1:]?[]
panic:?runtime?error:?slice?bounds?out?of?range?[2:1]

從表面來看, 從a[2:]才開始panic, 到底是誰一手造成這樣的結(jié)果呢?

匯編上看一目了然

"".a STEXT size=87 args=0x18 locals=0x18
	// 省略...
	0x0028 00040 (main.go:6)	CALL	runtime.newobject(SB)
	0x002d 00045 (main.go:6)	MOVQ	8(SP), AX  // 將slice的數(shù)據(jù)首地址加載到AX寄存器
	0x0032 00050 (main.go:6)	MOVQ	$3, (AX)   // 把3放入到AX寄存器中, 也就是a1[0]
	0x0039 00057 (main.go:8)	MOVQ	AX, "".~r0+32(SP)
	0x003e 00062 (main.go:8)	XORPS	X0, X0     // 初始化 X0 寄存器
	0x0041 00065 (main.go:8)	MOVUPS	X0, "".~r0+40(SP) // 將X0放入返回值
	0x0046 00070 (main.go:8)	MOVQ	16(SP), BP
	0x004b 00075 (main.go:8)	ADDQ	$24, SP
	0x004f 00079 (main.go:8)	RET
	// 省略....

其實(shí)主要關(guān)心這兩行即可.

0x003e?00062?(main.go:8)?XORPS?X0,?X0?????//?初始化?X0?寄存器
0x0041?00065?(main.go:8)?MOVUPS?X0,?"".~r0+40(SP)?//?將X0放入返回值

是不是很神奇, a[1:] 沒有調(diào)用runtime.panicSliceB(SB), 而是返回的是一個(gè)空的slice. 這是為何呢?

持著懷疑態(tài)度, 去 github 提上一枚 issue. https://github.com/golang/go/issues/42069

結(jié)論: 這是故意的, 單純?yōu)榱吮３謗eslice對(duì)稱而已. 這也就解釋了返回一個(gè)空的slice的原因.

reslice 原理

上面的問題已經(jīng)解釋清楚了, 回過頭來看正常 reslice 的例子

func?a()?[]int?{
?a1?:=?[]int{3,?4,?5,?6,?7,?8}
?a2?:=?a1[2:]
?return?a2
}

用簡(jiǎn)單的圖來描述這段代碼里, a1 和 a2 之間的reslice 關(guān)系. 可以看到 a1 和 a2 是共享底層數(shù)組的.

如果你知道這些, 那么 slice 的使用基本上不會(huì)出現(xiàn)問題.

下面這些問題你考慮過嗎 ?

1. a1, a2 是如何共享底層數(shù)組的?
2. a1[low:high]是如何實(shí)現(xiàn)的?

繼續(xù)來看這段代碼的匯編:

"".a STEXT size=117 args=0x18 locals=0x18
	// 省略...
	0x0028 00040 (main.go:4)	CALL	runtime.newobject(SB)
	0x002d 00045 (main.go:4)	MOVQ	8(SP), AX
	0x0032 00050 (main.go:4)	MOVQ	$3, (AX)
	0x0039 00057 (main.go:4)	MOVQ	$4, 8(AX)
	0x0041 00065 (main.go:4)	MOVQ	$5, 16(AX)
	0x0049 00073 (main.go:4)	MOVQ	$6, 24(AX)
	0x0051 00081 (main.go:4)	MOVQ	$7, 32(AX)
	0x0059 00089 (main.go:4)	MOVQ	$8, 40(AX)
	0x0061 00097 (main.go:5)	ADDQ	$16, AX
	0x0065 00101 (main.go:6)	MOVQ	AX, "".~r0+32(SP)
	0x006a 00106 (main.go:6)	MOVQ	$4, "".~r0+40(SP)
	0x0073 00115 (main.go:6)	MOVQ	$4, "".~r0+48(SP)
	0x007c 00124 (main.go:6)	MOVQ	16(SP), BP
	0x0081 00129 (main.go:6)	ADDQ	$24, SP
	0x0085 00133 (main.go:6)	RET
	// 省略....

• 第4行: 將 AX 棧頂指針下移 8 字節(jié), 指向了 a1 的 data 指向的地址空間里
• 第5-10行: 將 [3,4,5,6,7,8] 放入到 a1 的 data 指向的地址空間里
• 第11行: AX 指針后移 16 個(gè)字節(jié). 也就是指向元素 5 的位置
• 第12行: 將 SP 指針下移 32 字節(jié)指向即將返回的 slice (其實(shí)就是 a2 ), 同時(shí)將 AX 放入到 SP. 注意 AX 放入 SP 里的是一個(gè)指針, 也就造成了a1, a2是共享同一塊內(nèi)存空間的
• 第13行: 將 SP 指針下移 40 字節(jié)指向了 a2 的 len, ?同時(shí) 把 4 放入到 SP, 也就是 len(a2) = 4
• 第14行: 將 SP 指針下移 48 字節(jié)指向了 a2 的 cap, ?同時(shí) 把 4 放入到 SP, 也就是 cap(a2) = 4

下圖是 slice 的 棧圖, 可以配合著上面的匯編一塊看.

看到這里是不是一目了然了. 于是有了下面的這些結(jié)論:

1. reslice 完全是利用匯編實(shí)現(xiàn)的
2. reslice 時(shí), slice 的 data 通過指針的移動(dòng)完成, 造成了共享相同的底層數(shù)據(jù), 同時(shí)將新的 len, cap 放入對(duì)應(yīng)的位置

至此, golang reslice的原理基本已經(jīng)闡述清楚了.

參考資料