浅谈Go切片的值修改是否会覆盖数组的值

切片与数组

数组

数组是具有相同 唯一类型 的一组以编号且长度固定的数据项序列

数组声明

var identifier [len]type

切片

切片（slice）是对数组一个连续片段的引用，切片是一个引用类型，切片是一个指针。

切片是一个长度可变的数组。

切片声明

var identifier []type

切片初始化

var slice1 []type = arr[start:end]

切片的值修改

修改切片的值覆盖数组的值

代码

package main

import "fmt"

func main() {
  arr := [5]int{1,2,3,4,5}
  fmt.printf("slice modification before: array=%v len=%d cap=%d\n", arr, len(arr), cap(arr))
  
  s := arr[0:3]
  fmt.printf("len=%d cap=%d ptr=%p slice=%v\n", len(s), cap(s), s, s)
  s = append(s, 6,10) 
  
  fmt.printf("len=%d cap=%d ptr=%p slice=%v\n", len(s), cap(s), s, s)
  fmt.printf("slice modification: array=%v len=%d cap=%d\n", arr, len(arr), cap(arr))
}

结果

slice modification before: array=[1 2 3 4 5] len=5 cap=5
len=3 cap=5 ptr=0xc00000c300 slice=[1 2 3]
len=5 cap=5 ptr=0xc00000c300 slice=[1 2 3 6 10]
slice modification: array=[1 2 3 6 10] len=5 cap=5

由于未超出底层数组的容量，地址不变，数组还是原来的数组，所以修改切片会覆盖数组的值。

修改切片不覆盖数组的值

代码

package main

import "fmt"

func main() {
  arr := [5]int{1,2,3,4,5}
  fmt.printf("slice modification before: array=%v len=%d cap=%d\n", arr, len(arr), cap(arr))
  
  s := arr[0:3]
  fmt.printf("len=%d cap=%d ptr=%p slice=%v\n", len(s), cap(s), s, s)
  s = append(s, 6,10,11) 
  
  fmt.printf("len=%d cap=%d ptr=%p slice=%v\n", len(s), cap(s), s, s)
  fmt.printf("slice modification: array=%v len=%d cap=%d\n", arr, len(arr), cap(arr))
}

结果

slice modification before: array=[1 2 3 4 5] len=5 cap=5
len=3 cap=5 ptr=0xc00000c300 slice=[1 2 3]
len=6 cap=10 ptr=0xc0000141e0 slice=[1 2 3 6 10 11]
slice modification: array=[1 2 3 4 5] len=5 cap=5

超出底层数组的容量，地址变了，会分配一个新的数组，返回的切片指向这个新数组，旧的数组的值未被修改。

切片的扩容机制

切片小数1024

代码

package main

import "fmt"

func main() {
  arr := [5]int{1,2,3,4,5}
  
  s := arr[0:3]
  fmt.printf("len=%d cap=%d ptr=%p slice=%v\n", len(s), cap(s), s, s)
  s = append(s, 6,10,11) 
  
  fmt.printf("len=%d cap=%d ptr=%p slice=%v\n", len(s), cap(s), s, s)
}

结果

before: len=3 cap=5 ptr=0xc00000c300 slice=[1 2 3]
after: len=6 cap=10 ptr=0xc0000141e0 slice=[1 2 3 6 10 11]

该切片的容量为源切片容量的2倍

切片不小于1024

代码

package main

import "fmt"

func main() {
  arr := [1024]int{1,2,3,...,1024}
  s := arr[0:] 
  fmt.printf("before: len=%d cap=%d ptr=%p slice=%v\n", len(s), cap(s), s, s)

  s = append(s, 1025)
  fmt.printf("after: len=%d cap=%d ptr=%p slice=%v\n", len(s), cap(s), s, s)
}

结果

before: len=1024 cap=1024 ptr=0xc000112000 slice=[1 2 3 ... 1024]
after: len=1025 cap=1280 ptr=0xc00012c000 slice=[1 2 3 ... 1024 1025]

切片容量在原来的切片的容量上增加了1/4

切片源码

如果切片的容量不够会调用growslice这个函数进行扩容

//  go1.16.6 src/runtime/slice.go
func growslice(et *_type, old slice, cap int) slice {
    ... // code
    newcap := old.cap
    doublecap := newcap + newcap
    if cap > doublecap {
        newcap = cap
    } else {
        if old.cap < 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
            }
        }
    }
    // 根据切片类型和容量计算要分配内存的大小
    var overflow bool
    var lenmem, newlenmem, capmem uintptr

    switch {
    ... // code
    }

    ... // code
    // 将旧切片的数据搬到新切片开辟的地址中
    memmove(p, old.array, lenmem)

    return slice{p, old.len, newcap}
}

切片扩容的规则

• 如果扩容之后，还没有触及原数组的容量，则切片中的指针指向的还是原数组，如果扩容后超过了原数组的容量，则开辟一块新的内存，把原来的值拷贝过来，这种情况丝毫不会影响到原数组。
• 如果切片的容量小于 1024，则扩容时其容量大小乘以2；一旦容量大小超过 1024，则增长因子变成 1.25，即每次增加原来容量的四分之一。

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