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5.go切片和map

article 2025/3/29 22:25:05

切片的概念

数组和切片相比较切片的长度是不固定的，可以追加元素，在追加时可能会使切片的容量增大，所以可以将切片理解成 "动态数组"，但是，它不是数组，而是构建在数组基础上的更高级的数据结构。

切片和数组的对比

数组在声明时需要指定长度，切片不需要。
数组的长度是数组类型的一部分，因此 [5]int 和 [10]int 是不同的类型，不能互相赋值或比较。而切片只需要考虑元素类型。
数组是值类型，当数组作为参数传递时，会被复制一份，因此对数组的修改不会影响原数组。而切片是引用类型，当切片作为参数传递时，只会传递一个指向底层数组的指针，因此对切片的修改会影响原切片。
数组的长度是固定的，在内存中占用连续的空间。而切片的长度是可变的，在内存中是一个结构体，其中包含指向底层数组的指针、长度和容量三个字段。

切片声明

使用var声明切片

语法：var 切片名称[] 数据类型

var arr []int //此时变量arr 是切片的零值 [],和nil比较，是相等的。此时len是0，cap是0

使用自动推导类型声明切片

语法：切片名称 := []类型{}

arr := []int{} //此时变量是指向一个长度为0的数组，和nil不等，此时len是0，cap是0

arr := []int{1,2,3} //此时变量是指向一个长度为3的数组，此时len是3，cap是3

使用make()函数生成切片

语法：make([]类型, 长度, 容量)

长度是已初始化空间

容量是已经开辟空间，包括已经初始化的空间和空闲空间。

arr := make([]int, 3, 5)

fmt.Printf("长度:%d\t容量:%d", len(arr), cap(arr))

slice内存模型

例子：

a1 := make([]int, 1, 3) //此时a1被分配了长度是3，【a1[0,x,x]】

a2 := append(a1, 1, 2) //此时append 两个，底层数组可以容纳，【a2[0,1,2]】

a3 := append(a1, -1) //此时在a1的基础上[0,x,x]，添加一个元素，底层数组可以容纳【a3[0,-1]】

//此时因为使用的是同一个数组，影响了a2，此时【a2[0,-1,2]】

fmt.Println(a1, a2, a3)

向切片中添加元素

arr := make([]int, 3, 5)

arr[0] = 100 //添加100

arr[1] = 200 // 添加200

//panic: runtime error: index out of range [3] with length 3

//arr[3] = 200 //错误，不能大于申请的长度

//append可以在申请长度后边新增元素，如果不大于申请容量，直接放在在源底层数组上，

//如果大于申请容量，会重新分底层配数组，把原来的数据拷贝到新数组上，然后在后边加上新元素

fmt.Println(arr)

append()函数切片添加元素

arr = append(arr, 1) // 追加1个元素

fmt.Printf("arr元素%v，arr长度%d，arr容量%d,arr地址%p\n", arr, len(arr), cap(arr), &arr[0])

arr = append(arr, 2, 3) // 最加多个元素

fmt.Printf("arr元素%v，arr长度%d，arr容量%d,arr地址%p\n", arr, len(arr), cap(arr), &arr[0])

arr = append(arr, []int{5, 6, 7}...) // 追加一个切片

fmt.Printf("arr元素%v，arr长度%d，arr容量%d,arr地址%p\n", arr, len(arr), cap(arr), &arr[0])

注意：在使用 append() 函数为切片动态添加元素时，如果空间不足以容纳足够多的元素，切片就会进行“扩容”，此时新切片的长度会发生改变，会导致内存的重新分配，而且已有元素全部被复制 1 次到新分配的内存地址上。

`...` 运算符将切片展开为多个独立的参数

var arr = []int{1, 2, 3}

fmt.Printf("arr元素%v，arr长度%d，arr容量%d,arr[0]地址%p\n", arr, len(arr), cap(arr), &arr[0])

arr = append([]int{666}, arr...) // 定义一个新切片，并且把原来切片展开，添加到新切片里

fmt.Printf("arr元素%v，arr长度%d，arr容量%d,arr[0]地址%p\n", arr, len(arr), cap(arr), &arr[0])

内存分析

//此时，内存进行了三次分配，首先定义的a，会分配一个数量是3的底层数组，

// 定义[]int{666},时候，会分配一个数量是1的底层数组，

//往[]int{666} 添加切片时候，空间不够，会在开辟一块底层是4的数组，

//然后拷贝[]int{666}到新数组，在拷贝a切片内容到新数组，最后把a切片底层指向数组的指针指向新分配的数组

copy()函数复制切片

Go语言的标准库提供了一个非常方便的copy函数，它可以用来复制切片（slice）或者数组（array）中的内容。

copy( destSlice, srcSlice)

srcSlice：数据来源切片
destSlice：复制的目标

在使用 copy 函数时，需要确保源切片和目标切片的长度相同

如果长度不同，copy 函数只会复制较短切片的长度。这可能导致数据丢失或意外的行为。

src := []int{1, 2, 3, 4, 5}

dst := make([]int, 3)

n := copy(dst, src) // n 将等于 3，而不是 5

遍历切片

arr := make([]int, 3, 5)

arr = append(arr, 200, 300)

// // 传统for循环

// for i := 0; i < len(arr); i++ {

// fmt.Println(arr[i])

// }

// for range遍历

for _, v := range arr {

fmt.Println(v)

}

子切片

子切片是指在Go语言中，从一个已有的切片中创建出的一个新的切片。子切片与原始切片共享同一个底层数组，但拥有自己的长度和容量。因为子切片共享原切片的底层数组，因此对数据的更改会影响彼此。

子切片写法

切片[startIndex:endIndex]

startIndex 是子切片的起始索引，endIndex 是子切片的结束索引（但不包括该索引处的元素）。

如果省略 startIndex（切片[startIndex:]），则从切片的开始处截取；

如果省略 endIndex（切片[:endIndex]），则截取到切片的末尾。

如果都省略（切片[:]），则截取原切片全部。

例子：

s := []int{1, 2, 3, 4, 5}

sub := s[1:4] // 创建从索引1到索引3的子切片，

fmt.Println(sub) // 输出：[2 3 4]

sub[0] = 20 // 修改sub的第一个元素

fmt.Println(s) // 输出：[1 20 3 4 5]，s也被修改

sub = append(sub, 300)

fmt.Println(s) // 输出：[1 20 3 4 300]，底层分配的数组，后边还有未使用

//，所以不会扩容，会在原来底层数组上做修改

map

在Go语言中，map 类型是一个内置的引用类型，它存储键值对（key-value pairs）。map 是由一个键类型和一个值类型构成的，其中键的类型必须是可比较的（例如，整型、字符串、结构体等，但不能是切片或函数等不可比较的类型）。

map 零值是 nil 。不能直接使用，需要make创建或者字面量赋值

var m map[string]int m["apple"] = 1 //错误：panic: assignment to entry in nil map

创建 map

你可以使用 make 函数或者使用字面量语法来创建一个 map。

使用 make 函数:

使用字面量语法:

m := map[string]int{
    "apple":  5,
    "pear":   6,
    "grape":  8,
}

访问 map 中的元素

你可以通过键来访问 map 中的元素。如果键存在，它将返回对应的值；如果键不存在，它将返回零值（对于值类型）或者一个明确的错误。

value, ok := m["apple"] // value 为 5, ok 为 true value, ok = m["banana"] // value 为 0 (int 的零值), ok 为 false

修改 map 中的元素

你可以通过键来修改 map 中的元素。如果键存在，它的值将被更新；如果键不存在，一个新的键值对将被添加到 map 中。

m["apple"] = 10 // 将 "apple" 的值改为 10 m["banana"] = 3 // 添加一个新的键值对 "banana": 3

删除 map 中的元素

你可以使用 delete 函数来删除 map 中的元素。

delete(m, "apple") // 删除键为 "apple" 的元素

遍历 map

你可以使用 range 循环来遍历 map 中的所有键值对。在每次迭代中，range 会返回两个值：键和对应的值。

for key, value := range m { fmt.Println(key, value) }

map 的并发访问和修改

从Go 1.9开始，map 是并发安全的，你可以在多个goroutine中安全地读写同一个map。但是，如果你需要频繁地修改同一个map，最好还是限制对它的并发访问，以避免不必要的性能开销。如果你确实需要频繁地并发修改，可以考虑使用 sync.Map，它是专门为并发环境设计的。

注意事项

零值：当你声明了一个 map 变量但没有初始化（即没有用 make 或字面量语法），它的零值是 nil。尝试在 nil 的 map 上进行读写操作将会导致运行时恐慌（panic）。因此，在使用前应确保 map 被正确初始化。
并发安全：虽然Go的map在1.9版本后是并发安全的，但在高并发的场景下仍可能遇到性能瓶颈或需要更精细的控制，这时可以考虑使用 sync.Map。
性能考虑：虽然Go的map提供了很好的性能和灵活性，但在某些特定情况下（如频繁的删除操作），可能需要考虑其性能影响或选择其他数据结构（如平衡树）。