Go面试必考题目之slice篇

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下面代码中,会输出什么?

func Assign1(s []int) {
    s = []int{6, 6, 6}
}

func Reverse0(s [5]int) {
    for i, j := 0, len(s)-1; i < j; i++ {
        j = len(s) - (i + 1)
        s[i], s[j] = s[j], s[i]
    }
}

func Reverse1(s []int) {
    for i, j := 0, len(s)-1; i < j; i++ {
        j = len(s) - (i + 1)
        s[i], s[j] = s[j], s[i]
    }
}

func Reverse2(s []int) {
    s = append(s, 999)
    for i, j := 0, len(s)-1; i < j; i++ {
        j = len(s) - (i + 1)
        s[i], s[j] = s[j], s[i]
    }
}

func Reverse3(s []int) {
    s = append(s, 999, 1000, 1001)
    for i, j := 0, len(s)-1; i < j; i++ {
        j = len(s) - (i + 1)
        s[i], s[j] = s[j], s[i]
    }
}

func main() {
    s := []int{1, 2, 3, 4, 5, 6}
    Assign1(s)
    fmt.Println(s) // (1)

    array := [5]int{1, 2, 3, 4, 5}
    Reverse0(array)
    fmt.Println(array) // (2)

    s = []int{1, 2, 3}
    Reverse2(s)
    fmt.Println(s) // (3)

    var a []int
    for i := 1; i <= 3; i++ {
        a = append(a, i)
    }
    Reverse2(a)
    fmt.Println(a) // (4)

    var b []int
    for i := 1; i <= 3; i++ {
        b = append(b, i)
    }
    Reverse3(b)
    fmt.Println(b) // (5)

    c := [3]int{1, 2, 3}
    d := c
    c[0] = 999
    fmt.Println(d) // (6)
}

  上面的这几道题,也是Go编程中比较容易让人感到迷惑的地方,但如果懂slice的底层原理,你就能避开这些坑且能轻松的答对上面几道题。

array底层

  Go的数组array底层和C的数组一样,是一段连续的内存空间,通过下标访问数组中的元素。array只有长度len属性而且是固定长度的。

array的赋值是值拷贝的,看以下代码:

func main() {
    c := [3]int{1, 2, 3}
    d := c
    c[0] = 999
    fmt.Println(d) // 输出[1, 2, 3]
}

  因为是值拷贝的原因,c的修改并没有影响到d

slice底层

  掌握Go的slice,底层结构必须要了解。

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

  slice的底层结构由一个指向数组的指针ptr和长度len,容量cap构成,也就是说slice的数据存在数组当中。

slice的重要知识点

  • slice的底层是数组指针。
  • 当append后,slice长度不超过容量cap,新增的元素将直接加在数组中。
  • 当append后,slice长度超过容量cap,将会返回一个新的slice。

关于知识点1,看以下代码:

func main() {
    s := []int{1, 2, 3} // len=3, cap=3
    a := s
    s[0] = 888
    s = append(s, 4)

    fmt.Println(a, len(a), cap(a)) // 输出:[888 2 3] 3 3
    fmt.Println(s, len(s), cap(s)) // 输出:[888 2 3 4] 4 6
}

  因为slice的底层是数组指针,所以slice as指向的是同一个底层数组,所以当修改s[0]时,a也会被修改。

  当s进行append时,因为长度len和容量cap是int值类型,所以不会影响到a

关于知识点2,看以下代码:

func main() {
    s := make([]int, 0, 4)
    s = append(s, 1, 2, 3)
    fmt.Println(s, len(s), cap(s)) // 输出:[1, 2, 3] 3 4
    s = append(s, 4)
    fmt.Println(s, len(s), cap(s)) // 输出:[1, 2, 3, 4] 4 4
}

  当s进行append后,长度没有超过容量,所以底层数组的指向并没有发生变化,只是将值添加到数组中。

关于知识点3,看以下代码:

func main() {
    s := []int{1, 2, 3}
    fmt.Println(s, len(s), cap(s)) // 输出:[1, 2, 3] 3 3
    a := s

    s = append(s, 4) // 超过了原来数组的容量
    s[0] = 999
    fmt.Println(s, len(s), cap(s)) // 输出:[999, 2, 3, 4] 4 6
    fmt.Println(a,len(s),cap(s)) // 输出:[1, 2, 3] 3 3
}

  上面代码中,当对s进行append后,它的长度和容量都发生了变化,最重要的是它的底层数组指针指向了一个新的数组,然后将旧数组的值复制到了新的数组当中。

  a没有被影响是因为进行s[0] = 999赋值,是因为s的底层数组指针已经指向了一个新的数组。

  我们通过观察容量cap的变化,可以知道slice的底层数组是否发生了变化。cap的增长算法并不是每次都将容量扩大一倍的,感兴趣的读者可以看下slice的扩容算法。

使用array还是slice?

  一个很重要的知识点是:Go的函数传参,都是以值的形式传参。而且Go是没有引用的,可以看下这篇文章。

  如果要给函数传递一个有100w个元素的array时,直接使用array传递的效率是非常低的,因为array是值拷贝,100w个元素都复制一遍是非常可怕的;这时就应该使用slice作为参数,就相当于传递了一个指针。

  如果元素数量比较少,使用array还是slice作为参数,效率差别并不大。

题目解析

package main

import "fmt"

func Assign1(s []int) {
    s = []int{6, 6, 6}
}

func Reverse0(s [5]int) {
    for i, j := 0, len(s)-1; i < j; i++ {
        j = len(s) - (i + 1)
        s[i], s[j] = s[j], s[i]
    }
}

func Reverse1(s []int) {
    for i, j := 0, len(s)-1; i < j; i++ {
        j = len(s) - (i + 1)
        s[i], s[j] = s[j], s[i]
    }
}

func Reverse2(s []int) {
    s = append(s, 999)
    for i, j := 0, len(s)-1; i < j; i++ {
        j = len(s) - (i + 1)
        s[i], s[j] = s[j], s[i]
    }
}

func Reverse3(s []int) {
    s = append(s, 999, 1000, 1001)
    for i, j := 0, len(s)-1; i < j; i++ {
        j = len(s) - (i + 1)
        s[i], s[j] = s[j], s[i]
    }
}

func main() {
    s := []int{1, 2, 3, 4, 5, 6}
    Assign1(s)
    fmt.Println(s)
    // (1) 输出[1, 2, 3, 4, 5, 6]
    // 因为是值拷贝传递,Assign1里的s和main里的s是不同的两个指针

    array := [5]int{1, 2, 3, 4, 5}
    Reverse0(array)
    fmt.Println(array)
    // (2) 输出[1, 2, 3, 4, 5]
    // 传递时对array进行了一次值拷贝,不会影响原来的array

    s = []int{1, 2, 3}
    Reverse2(s)
    fmt.Println(s)
    // (3) 输出[1, 2, 3]
    // 在没有对s进行append时,len(s)=3,cap(s)=3
    // append之后超过了容量,返回了一个新的slice
    // 相当于只改变了新的slice,旧的slice没影响

    var a []int
    for i := 1; i <= 3; i++ {
        a = append(a, i)
    }
    Reverse2(a)
    fmt.Println(a)
    // (4) 输出[999, 3, 2]
    // 在没有对a进行append时,len(a)=3,cap(a)=4
    // append后没有超过容量,所以元素直接加在了数组上
    // 虽然函数Reverse2里将a的len加1了,但它只是一个值拷贝
    // 不会影响main里的a,所以main里的len(a)=3

    var b []int
    for i := 1; i <= 3; i++ {
        b = append(b, i)
    }
    Reverse3(b)
    fmt.Println(b)
    // (5) 输出[1, 2, 3]
    // 原理同(3)

    c := [3]int{1, 2, 3}
    d := c
    c[0] = 999
    fmt.Println(d)
    // (6) 输出[1, 2, 3]
    // 数组赋值是值拷贝,所以不会影响原来的数组
}

总结

  • 谨记slice的底层结构是指针数组,并且lencap是值类型。
  • 使用cap观察append后是否分配了新的数组。
  • Go的函数传参都是值拷贝传递。

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