最近看到一段十分詭異的代碼,包含了“[]*T”“*[]T”和“*[]*T”,乍一看都是一樣的,但我們仔細(xì)觀察就發(fā)現(xiàn)他們的不同之處。今天我們就來介紹一下golong的“[]*T”“*[]T”和“*[]*T”,了解一下他們之間的不同,一起來看看
作為一個 Go 語言新手,看到一切”詭異“的代碼都會感到好奇;比如我最近看到的幾個方法;偽代碼如下:
func FindA() ([]*T,error) { } func FindB() ([]T,error) { } func SaveA(data *[]T) error { } func SaveB(data *[]*T) error { }
相信大部分剛?cè)腴T Go 的新手看到這樣的代碼也是一臉懵逼,其中最讓人疑惑的就是:
[]*T *[]T *[]*T
這樣對切片的聲明,先不看后面兩種寫法;單獨(dú)看 []*T 還是很好理解的:
該切片中存放的是所有 T 的內(nèi)存地址,會比存放 T 本身來說要更省空間,同時 []*T 在方法內(nèi)部是可以修改 T 的值,而[]T 是修改不了。
func TestSaveSlice(t *testing.T) { a := []T{{Name: "1"}, {Name: "2"}} for _, t2 := range a { fmt.Println(t2) } _ = SaveB(a) for _, t2 := range a { fmt.Println(t2) } } func SaveB(data []T) error { t := data[0] t.Name = "1233" return nil } type T struct { Name string }
比如以上例子打印的是
{1} {2} {1} {2}
只有將方法修改為
func SaveB(data []*T) error { t := data[0] t.Name = "1233" return nil }
才能修改 T 的值:
&{1} &{2} &{1233} &{2}
示例
下面重點(diǎn)來看看 []*T 與 *[]T 的區(qū)別,這里寫了兩個 append 函數(shù):
func TestAppendA(t *testing.T) { x:=[]int{1,2,3} appendA(x) fmt.Printf("main %vn", x) } func appendA(x []int) { x[0]= 100 fmt.Printf("appendA %vn", x) }
先看第一種,輸出是結(jié)果是:
appendA [1000 2 3] main [1000 2 3]
說明在函數(shù)傳遞過程中,函數(shù)內(nèi)部的修改能夠影響到外部。
下面我們再看一個例子:
func appendB(x []int) { x = append(x, 4) fmt.Printf("appendA %vn", x) }
最終結(jié)果卻是:
appendA [1 2 3 4] main [1 2 3]
沒有影響到外部。
而當(dāng)我們再調(diào)整一下會發(fā)現(xiàn)又有所不同:
func TestAppendC(t *testing.T) { x:=[]int{1,2,3} appendC(&x) fmt.Printf("main %vn", x) } func appendC(x *[]int) { *x = append(*x, 4) fmt.Printf("appendA %vn", x) }
最終的結(jié)果:
appendA &[1 2 3 4] main [1 2 3 4]
可以發(fā)現(xiàn)如果傳遞切片的指針時,使用 append 函數(shù)追加數(shù)據(jù)時會影響到外部。
slice 原理
在分析上面三種情況之前,我們先來了解下 slice 的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
直接查看源碼會發(fā)現(xiàn) slice 其實(shí)就是一個結(jié)構(gòu)體,只是不能直接對外訪問。
源碼地址 runtime/slice.go
其中有三個重要的屬性:
屬性 | 含義 |
---|---|
array | 底層存放數(shù)據(jù)的數(shù)組,是一個指針。 |
len | 切片長度 |
cap | 切片容量 cap>=len |
提到切片就不得不想到數(shù)組,可以這么理解:
切片是對數(shù)組的抽象,而數(shù)組則是切片的底層實(shí)現(xiàn)。
其實(shí)通過切片這個名字也不難看出,它就是從數(shù)組中切了一部分;相對于數(shù)組的固定大小,切片可以根據(jù)實(shí)際使用情況進(jìn)行擴(kuò)容。
所以切片也可以通過對數(shù)組"切一刀"獲得:
x1:=[6]int{0,1,2,3,4,5} x2 := x[1:4] fmt.Println(len(x2), cap(x2))
其中 x1 的長度與容量都是6。
x2 的長度與容量則為3和5。
-
x2 的長度很容易理解。
-
容量等于5可以理解為,當(dāng)前這個切片最多可以使用的長度。
因?yàn)榍衅?x2 是對數(shù)組 x1 的引用,所以底層數(shù)組排除掉左邊一個沒有被引用的位置則是該切片最大的容量,也就是5。
同一個底層數(shù)組
以剛才的代碼為例:
func TestAppendA(t *testing.T) { x:=[]int{1,2,3} appendA(x) fmt.Printf("main %vn", x) } func appendA(x []int) { x[0]= 100 fmt.Printf("appendA %vn", x) }
在函數(shù)傳遞過程中,main 中的 x 與 appendA 函數(shù)中的 x 切片所引用的是同個數(shù)組。
所以在函數(shù)中對 x[0]=100,main函數(shù)中也能獲取到。
本質(zhì)上修改的就是同一塊內(nèi)存數(shù)據(jù)。
值傳遞帶來的誤會
在上述例子中,在 appendB 中調(diào)用 append 函數(shù)追加數(shù)據(jù)后會發(fā)現(xiàn) main 函數(shù)中并沒有受到影響,這里我稍微調(diào)整了一下示例代碼:
func TestAppendB(t *testing.T) { //x:=[]int{1,2,3} x := make([]int, 3,5) x[0] = 1 x[1] = 2 x[2] = 3 appendB(x) fmt.Printf("main %v len=%v,cap=%vn", x,len(x),cap(x)) } func appendB(x []int) { x = append(x, 444) fmt.Printf("appendB %v len=%v,cap=%vn", x,len(x),cap(x)) }
主要是修改了切片初始化方式,使得容量大于了長度,具體原因后續(xù)會說明。
輸出結(jié)果如下:
appendB [1 2 3 444] len=4,cap=5 main [1 2 3] len=3,cap=5
main 函數(shù)中的數(shù)據(jù)看樣子確實(shí)沒有受到影響;但細(xì)心的朋友應(yīng)該會注意到 appendB 函數(shù)中的 x 在 append() 之后長度 +1 變?yōu)榱?。
而在 main 函數(shù)中長度又變回了3.
這個細(xì)節(jié)區(qū)別就是為什么 append() "看似" 沒有生效的原因;至于為什么要說“看似”,再次調(diào)整了代碼:
func TestAppendB(t *testing.T) { //x:=[]int{1,2,3} x := make([]int, 3,5) x[0] = 1 x[1] = 2 x[2] = 3 appendB(x) fmt.Printf("main %v len=%v,cap=%vn", x,len(x),cap(x)) y:=x[0:cap(x)] fmt.Printf("y %v len=%v,cap=%vn", y,len(y),cap(y)) }
在剛才的基礎(chǔ)之上,以 append 之后的 x 為基礎(chǔ)再做了一個切片;該切片的范圍為 x 所引用數(shù)組的全部數(shù)據(jù)。
再來看看執(zhí)行結(jié)果如何:
appendB [1 2 3 444] len=4,cap=5 main [1 2 3] len=3,cap=5 y [1 2 3 444 0] len=5,cap=5
會神奇的發(fā)現(xiàn) y 將所有數(shù)據(jù)都打印出來,在 appendB 函數(shù)中追加的數(shù)據(jù)其實(shí)已經(jīng)寫入了數(shù)組中,但為什么 x 本身沒有獲取到呢?
看圖就很容易理解了:
-
在appendB中確實(shí)是對原始數(shù)組追加了數(shù)據(jù),同時長度也增加了。
-
但由于是值傳遞,所以 slice 這個結(jié)構(gòu)體即便是修改了長度為4,也只是對復(fù)制的那個對象修改了長度,main 中的長度依然為3.
-
由于底層數(shù)組是同一個,所以基于這個底層數(shù)組重新生成了一個完整長度的切片便能看到追加的數(shù)據(jù)了。
所以這里本質(zhì)的原因是因?yàn)?slice 是一個結(jié)構(gòu)體,傳遞的是值,不管方法里如何修改長度也不會影響到原有的數(shù)據(jù)(這里指的是長度和容量這兩個屬性)。
切片擴(kuò)容
還有一個需要注意:
剛才特意提到這里的例子稍有改變,主要是將切片的容量設(shè)置超過了數(shù)組的長度;
如果不做這個特殊設(shè)置會怎么樣呢?
func TestAppendB(t *testing.T) { x:=[]int{1,2,3} //x := make([]int, 3,5) x[0] = 1 x[1] = 2 x[2] = 3 appendB(x) fmt.Printf("main %v len=%v,cap=%vn", x,len(x),cap(x)) y:=x[0:cap(x)] fmt.Printf("y %v len=%v,cap=%vn", y,len(y),cap(y)) } func appendB(x []int) { x = append(x, 444) fmt.Printf("appendB %v len=%v,cap=%vn", x,len(x),cap(x)) }
輸出結(jié)果:
appendB [1 2 3 444] len=4,cap=6 main [1 2 3] len=3,cap=3 y [1 2 3] len=3,cap=3
這時會發(fā)現(xiàn) main 函數(shù)中的 y 切片數(shù)據(jù)也沒有發(fā)生變化,這是為什么呢?
這是因?yàn)槌跏蓟?x 切片時長度和容量都為3,當(dāng)在 appendB 函數(shù)中追加數(shù)據(jù)時,會發(fā)現(xiàn)沒有位置了。
這時便會進(jìn)行擴(kuò)容:
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將老數(shù)據(jù)復(fù)制一份到新的數(shù)組中。
-
追加數(shù)據(jù)。
-
將新的數(shù)據(jù)內(nèi)存地址返回給 appendB 中的 x .
同樣的由于是值傳遞,所以 appendB 中的切片換了底層數(shù)組對 main 函數(shù)中的切片沒有任何影響,也就導(dǎo)致最終 main 函數(shù)的數(shù)據(jù)沒有任何變化了。
傳遞切片指針
有沒有什么辦法即便是在擴(kuò)容時也能對外部產(chǎn)生影響呢?
func TestAppendC(t *testing.T) { x:=[]int{1,2,3} appendC(&x) fmt.Printf("main %v len=%v,cap=%vn", x,len(x),cap(x)) } func appendC(x *[]int) { *x = append(*x, 4) fmt.Printf("appendC %vn", x) }
輸出結(jié)果為:
appendC &[1 2 3 4] main [1 2 3 4] len=4,cap=6
這時外部的切片就能受到影響了,其實(shí)原因也很簡單;
剛才也說了,因?yàn)?slice 本身是一個結(jié)構(gòu)體,所以當(dāng)我們傳遞指針時,就和平時自定義的 struct 在函數(shù)內(nèi)部通過指針修改數(shù)據(jù)原理相同。
最終在 appendC 中的 x 的指針指向了擴(kuò)容后的結(jié)構(gòu)體,因?yàn)閭鬟f的是 main 函數(shù)中 x 的指針,所以同樣的 main 函數(shù)中的 x 也指向了該結(jié)構(gòu)體。
總結(jié)
所以總結(jié)一下:
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切片是對數(shù)組的抽象,同時切片本身也是一個結(jié)構(gòu)體。
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參數(shù)傳遞時函數(shù)內(nèi)部與外部引用的是同一個數(shù)組,所以對切片的修改會影響到函數(shù)外部。
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如果發(fā)生擴(kuò)容,情況會發(fā)生變化,同時擴(kuò)容會導(dǎo)致數(shù)據(jù)拷貝;所以要盡量預(yù)估切片大小,避免數(shù)據(jù)拷貝。
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對切片或數(shù)組重新生成切片時,由于共享的是同一個底層數(shù)組,所以數(shù)據(jù)會互相影響,這點(diǎn)需要注意。
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切片也可以傳遞指針,但場景很少,還會帶來不必要的誤解;建議值傳值就好,長度和容量占用不了多少內(nèi)存。
相信使用過切片會發(fā)現(xiàn)非常類似于 Java 中的 ArrayList,同樣是基于數(shù)組實(shí)現(xiàn),也會擴(kuò)容發(fā)生數(shù)據(jù)拷貝;這樣看來語言只是上層使用的選擇,一些通用的底層實(shí)現(xiàn)大家都差不多。
這時我們再看標(biāo)題中的 []*T *[]T *[]*T 就會發(fā)現(xiàn)這幾個并沒有什么聯(lián)系,只是看起來很像容易唬人。
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