Go语言slice 实现原理，终于搞清楚它的扩容机制了！

原创

微客鸟窝 2021-08-31 11:00:21 ©著作权

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slice 切片，因为其可以方便的进行扩容、传递等，在实际应用中比数组更加灵活。切片的一些基础使用可以看下之前的文章，传送门。

这里我们再更加深层次的了解下 slice 。先看几段代码，测试下诸位对 slice 的理解程度。

答题环节

以下程序输出什么？

package main

import (
  "fmt"
)

func main() {
  var array [20]int
  var slice = array[10:11]
  fmt.Println("lenth: ", len(slice))
  fmt.Println("capacity: ", cap(slice))
  fmt.Println(&slice[0] == &array[10])
}
复制代码

答
案
是：

lenth:  1
capacity:  10
true
复制代码

slice 根据数组array创建，与数组共享存储空间，slice起始位置是array[5]，长度为1，容量为5， slice[0]和array[5]地址相同。

以下程序输出什么？

package main

import (
 "fmt"
)

func main() {
 orderLen := 5
 order := make([]uint16, 2 * orderLen)

 pollorder := order[:orderLen:orderLen]
 lockorder := order[orderLen:][:orderLen:orderLen]

 fmt.Println("len(pollorder) = ", len(pollorder))
 fmt.Println("cap(pollorder) = ", cap(pollorder))
 fmt.Println("len(lockorder) = ", len(lockorder))
 fmt.Println("cap(lockorder) = ", cap(lockorder))
}
复制代码

答
案
是：

len(pollorder) =  5
cap(pollorder) =  5
len(lockorder) =  5
cap(lockorder) =  5
复制代码

order[low:high:max]意思是对 order 进行切片，新切片范围是[low, high),新切片容量是 max；
order 长度为2倍的 orderLen；
pollorder 切片是 order 的前半部分切片；
lockorder 是 order 的后半部分切片，即原 order 分成了两段；
所以，pollorder 和 lockerorder 的长度和容量都是 orderLen，即5。

slice 实现原理

源码包 src/runtime/slice.go 定义的 slice 数据结构为：

type slice struct {
	array unsafe.Pointer
	len   int
	cap   int
}
复制代码

array 指针指向底层数组
len 表示切片长度
cap 表示切片容量

make 创建 slice

make 创建 slice 可以同时指定其长度和容量，底层会分配一个数组，数组的长度即容量。

slice = make([]int,5,10): 表示改 slice 长度为5，容量为10。

数组创建 slice

使用数组来创建 slice 时，slice 与原数组共用一部分内存。
slice := array[5:7] 所创建的 slice ，结构如下图：

Go语言slice 实现原理，终于搞清楚它的扩容机制了！_Go

切片从数组 array[5] 开始，到数组 array[7] 结束（不包含array[7]），切片长度为 2，数组后面的内容作为切片的预留内存，即容量为5。

slice 扩容

在使用 append 向 slice 追加元素时，若 slice 空间不足则会发生扩容，扩容会重新分配一块更大的内存，将原 slice 拷贝到新 slice ，然后返回新 slice。扩容后再将数据追加进去。

扩容操作只只对容量，扩容后的 slice 长度不变，容量变化规则如下：

若 slice 容量够用，则将新元素追加进去，slice.len++，返回原 slice
若 slice 容量不够用，将 slice 先扩容，扩容得到新 slice，将新元素追加进新 slice，slice.len++，返回新 slice。

slice copy

使用 copy() 内置函数拷贝两个切片时，会将源切片的数据逐个拷贝到目的的切片指向的数组中，拷贝数量取两个切片长度的最小值。

例如将长度为10的切片拷贝到长度为5的切片时，将会拷贝5个元素。也就是说 copy 不会发生扩容。

根据数组或切片来生成新的切片一般使用 slice := array[start:end] 方式，这种新生成的切片没有指定容量，新切片的容量是从 start 开始到 array 的结束（注意并不是到 end）。
另一种写法，生成新切片同时指定其容量：slice[start:end:cap] ，其中的 cap 为新切片的容量，容量不能超过原切片实际值。

总结