mirror of
https://github.com/gopl-zh/gopl-zh.github.com.git
synced 2025-12-17 11:14:20 +08:00
转为 mdbook
This commit is contained in:
chai2010
228
ch4/ch4-02.md
228
ch4/ch4-02.md
@@ -125,6 +125,230 @@ make([]T, len, cap) // same as make([]T, cap)[:len]
|
||||
|
||||
在底层，make创建了一个匿名的数组变量，然后返回一个slice；只有通过返回的slice才能引用底层匿名的数组变量。在第一种语句中，slice是整个数组的view。在第二个语句中，slice只引用了底层数组的前len个元素，但是容量将包含整个的数组。额外的元素是留给未来的增长用的。
|
||||
|
||||
{% include "./ch4-02-1.md" %}
|
||||
### 4.2.1. append函数
|
||||
|
||||
{% include "./ch4-02-2.md" %}
|
||||
内置的append函数用于向slice追加元素：
|
||||
|
||||
```Go
|
||||
var runes []rune
|
||||
for _, r := range "Hello, 世界" {
|
||||
runes = append(runes, r)
|
||||
}
|
||||
fmt.Printf("%q\n", runes) // "['H' 'e' 'l' 'l' 'o' ',' ' ' '世' '界']"
|
||||
```
|
||||
|
||||
在循环中使用append函数构建一个由九个rune字符构成的slice，当然对应这个特殊的问题我们可以通过Go语言内置的[]rune("Hello, 世界")转换操作完成。
|
||||
|
||||
append函数对于理解slice底层是如何工作的非常重要，所以让我们仔细查看究竟是发生了什么。下面是第一个版本的appendInt函数，专门用于处理[]int类型的slice：
|
||||
|
||||
<u><i>gopl.io/ch4/append</i></u>
|
||||
```Go
|
||||
func appendInt(x []int, y int) []int {
|
||||
var z []int
|
||||
zlen := len(x) + 1
|
||||
if zlen <= cap(x) {
|
||||
// There is room to grow. Extend the slice.
|
||||
z = x[:zlen]
|
||||
} else {
|
||||
// There is insufficient space. Allocate a new array.
|
||||
// Grow by doubling, for amortized linear complexity.
|
||||
zcap := zlen
|
||||
if zcap < 2*len(x) {
|
||||
zcap = 2 * len(x)
|
||||
}
|
||||
z = make([]int, zlen, zcap)
|
||||
copy(z, x) // a built-in function; see text
|
||||
}
|
||||
z[len(x)] = y
|
||||
return z
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||
每次调用appendInt函数，必须先检测slice底层数组是否有足够的容量来保存新添加的元素。如果有足够空间的话，直接扩展slice（依然在原有的底层数组之上），将新添加的y元素复制到新扩展的空间，并返回slice。因此，输入的x和输出的z共享相同的底层数组。
|
||||
|
||||
如果没有足够的增长空间的话，appendInt函数则会先分配一个足够大的slice用于保存新的结果，先将输入的x复制到新的空间，然后添加y元素。结果z和输入的x引用的将是不同的底层数组。
|
||||
|
||||
虽然通过循环复制元素更直接，不过内置的copy函数可以方便地将一个slice复制另一个相同类型的slice。copy函数的第一个参数是要复制的目标slice，第二个参数是源slice，目标和源的位置顺序和`dst = src`赋值语句是一致的。两个slice可以共享同一个底层数组，甚至有重叠也没有问题。copy函数将返回成功复制的元素的个数（我们这里没有用到），等于两个slice中较小的长度，所以我们不用担心覆盖会超出目标slice的范围。
|
||||
|
||||
为了提高内存使用效率，新分配的数组一般略大于保存x和y所需要的最低大小。通过在每次扩展数组时直接将长度翻倍从而避免了多次内存分配，也确保了添加单个元素操作的平均时间是一个常数时间。这个程序演示了效果：
|
||||
|
||||
```Go
|
||||
func main() {
|
||||
var x, y []int
|
||||
for i := 0; i < 10; i++ {
|
||||
y = appendInt(x, i)
|
||||
fmt.Printf("%d cap=%d\t%v\n", i, cap(y), y)
|
||||
x = y
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||
每一次容量的变化都会导致重新分配内存和copy操作：
|
||||
|
||||
```
|
||||
0 cap=1 [0]
|
||||
1 cap=2 [0 1]
|
||||
2 cap=4 [0 1 2]
|
||||
3 cap=4 [0 1 2 3]
|
||||
4 cap=8 [0 1 2 3 4]
|
||||
5 cap=8 [0 1 2 3 4 5]
|
||||
6 cap=8 [0 1 2 3 4 5 6]
|
||||
7 cap=8 [0 1 2 3 4 5 6 7]
|
||||
8 cap=16 [0 1 2 3 4 5 6 7 8]
|
||||
9 cap=16 [0 1 2 3 4 5 6 7 8 9]
|
||||
```
|
||||
|
||||
让我们仔细查看i=3次的迭代。当时x包含了[0 1 2]三个元素，但是容量是4，因此可以简单将新的元素添加到末尾，不需要新的内存分配。然后新的y的长度和容量都是4，并且和x引用着相同的底层数组，如图4.2所示。
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
在下一次迭代时i=4，现在没有新的空余的空间了，因此appendInt函数分配一个容量为8的底层数组，将x的4个元素[0 1 2 3]复制到新空间的开头，然后添加新的元素i，新元素的值是4。新的y的长度是5，容量是8；后面有3个空闲的位置，三次迭代都不需要分配新的空间。当前迭代中，y和x是对应不同底层数组的view。这次操作如图4.3所示。
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
内置的append函数可能使用比appendInt更复杂的内存扩展策略。因此，通常我们并不知道append调用是否导致了内存的重新分配，因此我们也不能确认新的slice和原始的slice是否引用的是相同的底层数组空间。同样，我们不能确认在原先的slice上的操作是否会影响到新的slice。因此，通常是将append返回的结果直接赋值给输入的slice变量：
|
||||
|
||||
```Go
|
||||
runes = append(runes, r)
|
||||
```
|
||||
|
||||
更新slice变量不仅对调用append函数是必要的，实际上对应任何可能导致长度、容量或底层数组变化的操作都是必要的。要正确地使用slice，需要记住尽管底层数组的元素是间接访问的，但是slice对应结构体本身的指针、长度和容量部分是直接访问的。要更新这些信息需要像上面例子那样一个显式的赋值操作。从这个角度看，slice并不是一个纯粹的引用类型，它实际上是一个类似下面结构体的聚合类型：
|
||||
|
||||
```Go
|
||||
type IntSlice struct {
|
||||
ptr *int
|
||||
len, cap int
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||
我们的appendInt函数每次只能向slice追加一个元素，但是内置的append函数则可以追加多个元素，甚至追加一个slice。
|
||||
|
||||
```Go
|
||||
var x []int
|
||||
x = append(x, 1)
|
||||
x = append(x, 2, 3)
|
||||
x = append(x, 4, 5, 6)
|
||||
x = append(x, x...) // append the slice x
|
||||
fmt.Println(x) // "[1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6]"
|
||||
```
|
||||
|
||||
通过下面的小修改，我们可以达到append函数类似的功能。其中在appendInt函数参数中的最后的“...”省略号表示接收变长的参数为slice。我们将在5.7节详细解释这个特性。
|
||||
|
||||
```Go
|
||||
func appendInt(x []int, y ...int) []int {
|
||||
var z []int
|
||||
zlen := len(x) + len(y)
|
||||
// ...expand z to at least zlen...
|
||||
copy(z[len(x):], y)
|
||||
return z
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||
为了避免重复，和前面相同的代码并没有显示。
|
||||
|
||||
### 4.2.2. Slice内存技巧
|
||||
|
||||
让我们看看更多的例子，比如旋转slice、反转slice或在slice原有内存空间修改元素。给定一个字符串列表，下面的nonempty函数将在原有slice内存空间之上返回不包含空字符串的列表：
|
||||
|
||||
<u><i>gopl.io/ch4/nonempty</i></u>
|
||||
```Go
|
||||
// Nonempty is an example of an in-place slice algorithm.
|
||||
package main
|
||||
|
||||
import "fmt"
|
||||
|
||||
// nonempty returns a slice holding only the non-empty strings.
|
||||
// The underlying array is modified during the call.
|
||||
func nonempty(strings []string) []string {
|
||||
i := 0
|
||||
for _, s := range strings {
|
||||
if s != "" {
|
||||
strings[i] = s
|
||||
i++
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
return strings[:i]
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||
比较微妙的地方是，输入的slice和输出的slice共享一个底层数组。这可以避免分配另一个数组，不过原来的数据将可能会被覆盖，正如下面两个打印语句看到的那样：
|
||||
|
||||
```Go
|
||||
data := []string{"one", "", "three"}
|
||||
fmt.Printf("%q\n", nonempty(data)) // `["one" "three"]`
|
||||
fmt.Printf("%q\n", data) // `["one" "three" "three"]`
|
||||
```
|
||||
|
||||
因此我们通常会这样使用nonempty函数：`data = nonempty(data)`。
|
||||
|
||||
nonempty函数也可以使用append函数实现：
|
||||
|
||||
```Go
|
||||
func nonempty2(strings []string) []string {
|
||||
out := strings[:0] // zero-length slice of original
|
||||
for _, s := range strings {
|
||||
if s != "" {
|
||||
out = append(out, s)
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
return out
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||
无论如何实现，以这种方式重用一个slice一般都要求最多为每个输入值产生一个输出值，事实上很多这类算法都是用来过滤或合并序列中相邻的元素。这种slice用法是比较复杂的技巧，虽然使用到了slice的一些技巧，但是对于某些场合是比较清晰和有效的。
|
||||
|
||||
一个slice可以用来模拟一个stack。最初给定的空slice对应一个空的stack，然后可以使用append函数将新的值压入stack：
|
||||
|
||||
```Go
|
||||
stack = append(stack, v) // push v
|
||||
```
|
||||
|
||||
stack的顶部位置对应slice的最后一个元素：
|
||||
|
||||
```Go
|
||||
top := stack[len(stack)-1] // top of stack
|
||||
```
|
||||
|
||||
通过收缩stack可以弹出栈顶的元素
|
||||
|
||||
```Go
|
||||
stack = stack[:len(stack)-1] // pop
|
||||
```
|
||||
|
||||
要删除slice中间的某个元素并保存原有的元素顺序，可以通过内置的copy函数将后面的子slice向前依次移动一位完成：
|
||||
|
||||
```Go
|
||||
func remove(slice []int, i int) []int {
|
||||
copy(slice[i:], slice[i+1:])
|
||||
return slice[:len(slice)-1]
|
||||
}
|
||||
|
||||
func main() {
|
||||
s := []int{5, 6, 7, 8, 9}
|
||||
fmt.Println(remove(s, 2)) // "[5 6 8 9]"
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||
如果删除元素后不用保持原来顺序的话，我们可以简单的用最后一个元素覆盖被删除的元素：
|
||||
|
||||
```Go
|
||||
func remove(slice []int, i int) []int {
|
||||
slice[i] = slice[len(slice)-1]
|
||||
return slice[:len(slice)-1]
|
||||
}
|
||||
|
||||
func main() {
|
||||
s := []int{5, 6, 7, 8, 9}
|
||||
fmt.Println(remove(s, 2)) // "[5 6 9 8]
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||
**练习 4.3：** 重写reverse函数，使用数组指针代替slice。
|
||||
|
||||
**练习 4.4：** 编写一个rotate函数，通过一次循环完成旋转。
|
||||
|
||||
**练习 4.5：** 写一个函数在原地完成消除[]string中相邻重复的字符串的操作。
|
||||
|
||||
**练习 4.6：** 编写一个函数，原地将一个UTF-8编码的[]byte类型的slice中相邻的空格（参考unicode.IsSpace）替换成一个空格返回
|
||||
|
||||
**练习 4.7：** 修改reverse函数用于原地反转UTF-8编码的[]byte。是否可以不用分配额外的内存？
|
||||
|
||||
Reference in New Issue
Block a user