本文介绍Go编程中经常用到的字符串、数组、切片的底层内存布局，以及基础数据类型字符串和复合数据类型数组、切片使用注意事项。

符串、数组、切片内存布局

string字符串




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字符串的内存布局



如上图字符串实际上就是一个指针指向一个byte类型的数组。

array数组




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数组的内存布局



如上图数组是相同类型的变量的集合。

slice切片




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切片的内存布局



如上图切片就是一个指针指向一个数组；

了解对象内存布局，有助于理解值传递、引⽤用传递等概念。

String介绍

我们从官方文档中了解基础数据类型字符串的介绍：




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Go 字符串介绍



字符串是所有8位字节字符串的集合，通常是但不一定表示UTF-8编码的文本。

  • 字符串可以为空，但不能为nil；
  • 允许以索引访问字节数组(非字符串)，但不能获取元素地址；
  • 每个中文字，占3个byte；
  • 字符串类型的值是不可变的。

字符串使用注意事项：

字符串修改需要进行转换，转换过程中需要重新分配内存，并复制数据。转换操作会拖累算法性能，可尝试试用“非安全”方法改善。

用加法操作字符串每次都重新分配内存。可以使用string.Join函数代替。

Array介绍

Go和以往认识的数组有很大不同，数组是相同类型的变量的集合，需要注意的地方有：

  • Go中数组是固定大小；
  • 集合中的元素有一个类型，并且每个数组只能有一个类型(例如字符串数组，整数数组等);
  • 由连续的内存位置组成(因此[4] int的内存内表示只是顺序排列的四个整数值)如下图：



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固定为4的整形数组



  • 数组是值类型，复制和传参会复制整个数组，而不是指针。当我们在Go中分配或传递数组时-我们对其进行复制(而不是指针或对其的引用，因此这可能会占用大量内存)，如果想要“引用”传递给数组，则可以使用指针；



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数组值传递




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数组引用传递



  • 数组变量不是指向第一个数组元素的指针，数组变量代表整个数组；
  • 指针数组[n]*T，数组指针*[n]T；
  • 数组长度也是一种类型必须是常量，而且是类型的组成部分，[2]int和[3]int是不同类型；
  • 支持“==”、“!=”操作符，因为内存总是被初始化过的。
  • 内置函数len和cap都返回数组长度(元素数量)。

数组创建的使用语法：

[N]Type[N]Type{value1, value2, ..., valueN}[...]Type{value1, value2, ..., valueN}

Slice介绍

在Go中slice让数组变得很有便捷。显然在Go代码中数组实际上很少见，切片无处不在。slice并不是数组或数组指针，它通过内部指针和相关属性引用数组片段，以实现变长方案。

  • 引用类型。但自身是结构体，值拷贝传递。
  • 属性len表示可用元素数量，读写操作不能超过该限制。
  • 属性cap表示最大扩张容量，不能超出数组限制。
  • 如果slice==nil,那么len、cap结果都等于0。

理解len&cap的实例：

data := [...]int{0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}slice := data[1:4:5]  //[low:hight:max]




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slice len cap 用法



切片的创建使用语法：

make([]Type, length, capacity)make([]Type, length)[]Type{}[]Type{value1, value2, ..., valueN}

使用切片特别注意：

  • 切片的读写实际上对应的是底层的数组；
  • 新切片依旧指向原底层数组。
  • 向 slice 尾部添加数据，返回新的 slice 对象。
  • 切片一旦超出原 slice.cap 限制，就会重新分配底层数组，即便原数组并未填满。通常以 2 倍容量重新分配底层数组。在⼤大批量添加数据时，建议⼀一次性分配⾜足够⼤大的空间，以减少内存分配和数据复制开销。或初始化⾜足够⻓长的 len 属性，改⽤用索引号进⾏行操作。及时释放不再使⽤用的 slice 对象，避免持有过期数组，造成 GC ⽆无法回收。

在某些情况下，我们可以简单地对新切片进行操作,创建新的更大的切片； 将原始切片的内容复制到其中； 将旧切片分配给新切片。

对切片操作Copy和 Append 两个内置函数：

Slice Copy格式，在切片的末尾附加新元素，如果需要更大的容量，则增大切片。

copy(destination, source []T) int

Slice Copy实例，让我们创建slice并增加其容量。

s := []int{1,2,3}                    // creates slice s == [1 2 3]t := make([]int, len(s), cap(s)*2)   // creates new slice t, filled                                      // with zero-values (0s for                                      // int), of specified length                                      // and capacitycopy(t, s)s = t// cap(s) == 3// cap(t) == 6

Slice Append 格式

append(slice []Type, elements...Type) []Type

Slice Append实例，让我们将一个切片附加到另一个切片上，甚至不用担心其容量

a := []string{"a", "b", "c"}b := []string{"x", "y", "z"}a = append(a,b...) // equivalent to "append(a, b[0], b[1], b[2])"//let's print it!fmt.Printf("%d %v", cap(a), a)// 6 [a b c x y z]