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
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
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
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:
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:
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;
数组值传递
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]
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]