淺談go中切片比數(shù)組好用在哪

更新時間：2023年06月11日 11:49:43 作者：starrySky

數(shù)組和切片都是常見的數(shù)據(jù)結構，本文將介紹Go語言中數(shù)組和切片的基本概念，同時詳細探討切片的優(yōu)勢，感興趣的可以了解下

1. 引言

在Go語言中，數(shù)組和切片都是常見的數(shù)據(jù)結構，它們經常被用于存儲數(shù)據(jù)，可以相互替換。本文將介紹Go語言中數(shù)組和切片的基本概念，同時詳細探討切片的優(yōu)勢。從而能夠充分的理解切片相對于數(shù)組的優(yōu)點，更好得對切片進行使用。

2. 基本介紹

2.1 數(shù)組

數(shù)組是一種固定長度、具有相同類型的元素序列。在Go語言中，數(shù)組的長度在創(chuàng)建時確定，并且無法動態(tài)增長或縮小。數(shù)組的聲明方式為var name [size]Type，其中name是數(shù)組的標識符，size是數(shù)組的長度，Type是數(shù)組存儲的元素類型，下面是數(shù)組使用的基本示例:

package main
import "fmt"
func main() {
        // 聲明一個整數(shù)數(shù)組
        var numbers [2]int
        // 初始化數(shù)組元素
        numbers[0] = 1
        numbers[1] = 2
        // 訪問數(shù)組元素
        fmt.Println("數(shù)組中的元素：", numbers[0], numbers[1])
}

在上面的例子中，我們定義了一個長度為2的整數(shù)數(shù)組，分別對其對其賦值和訪問。

2.2 切片

Go語言中的切片實際上是對底層數(shù)組的一個引用。切片的長度可以動態(tài)改變，而且可以通過切片表達式或內置的append和copy函數(shù)對切片進行操作。切片的聲明方式為var name []Type，其中name是切片的標識符，Type是切片存儲的元素類型，下面是切片使用的一個基本的例子:

package main
import "fmt"
func main() {
        // 聲明一個整數(shù)切片
        var numbers []int
        // 賦值切片
        numbers = []int{1, 2}
        // 訪問切片元素
        fmt.Println("切片中的元素：", numbers[0], numbers[1]) 
}

2.3 總述

看起來數(shù)組和切片在定義和使用上有些相似，但它們在長度、內存分配、大小調整和傳遞方式等方面存在重要的區(qū)別。接下來，我們將探討切片相對于數(shù)組的優(yōu)勢，并解釋為何在許多情況下選擇切片更加合適。

3. 切片優(yōu)勢

3.1 動態(tài)長度

切片在Go語言中具有動態(tài)增長和縮小的能力，這是切片相對于數(shù)組的重要優(yōu)勢之一。通過動態(tài)調整切片的長度，我們可以根據(jù)需要有效地處理和管理數(shù)據(jù)。

在Go語言中，我們可以使用內置的append函數(shù)向切片中添加元素。append函數(shù)接受一個切片和一個或多個元素作為參數(shù)，并返回一個新的切片，其中包含原切片的所有元素以及添加的新元素。如果切片的容量不足以容納新元素，append函數(shù)會自動進行內存分配并擴展底層數(shù)組的大小，以容納更多的元素。

以下是一個示例，演示了如何使用append函數(shù)向切片中添加元素：

package main
import "fmt"
func main() {
    slice := []int{1, 2, 3} // 聲明一個切片
    // 使用 append 函數(shù)向切片添加元素
    slice = append(slice, 4)
    slice = append(slice, 5, 6)
    fmt.Println(slice) // 輸出: [1 2 3 4 5 6]
}

通過重復調用append函數(shù)，我們可以根據(jù)需要動態(tài)地增加切片的長度，而不必擔心底層數(shù)組的固定長度。

另外，切片也支持使用切片表達式來創(chuàng)建一個新的切片，該切片是原切片的子序列。通過指定起始和結束索引，我們可以選擇性地提取切片中的一部分數(shù)據(jù)。以下是一個示例，演示了如何使用切片表達式來縮小切片的長度：

package main
import "fmt"
func main() {
    slice := []int{1, 2, 3, 4, 5, 6} // 聲明一個切片
    // 使用切片表達式縮小切片的長度
    slice = slice[1:4] // 選擇索引1到索引3的元素（不包含索引4）
    fmt.Println(slice) // 輸出: [2 3 4]
}

通過調整切片表達式中的起始和結束索引，我們可以靈活地縮小切片的長度，以滿足特定需求。

對于數(shù)組而言，在創(chuàng)建時需要指定固定的長度，而且無法在運行時改變長度。這意味著數(shù)組的長度是靜態(tài)的，無法根據(jù)需要進行動態(tài)調整。比如下面示例代碼：

package main
import "fmt"
func main() {
        // 聲明一個長度為2的整數(shù)數(shù)組
        var numbers [2]int
        // 賦值前5個元素
        numbers[0] = 1
        numbers[1] = 2
        // 這里無法再繼續(xù)賦值
        // numners[2] = 3
}

這里定義一個長度為2的整數(shù)數(shù)組，如果元素數(shù)超過2時，此時將無法繼續(xù)寫入，需要重新定義長度更大的一個整數(shù)數(shù)組，將舊數(shù)組的元素全部拷貝過來，之后才能繼續(xù)寫入。

而切片則具有動態(tài)長度和靈活性，可以根據(jù)需要進行動態(tài)調整。切片在處理長度不確定的數(shù)據(jù)時更加方便和高效。因此，在許多情況下，選擇切片而不是數(shù)組可以更好地滿足實際需求。

3.2 隨意切割和連接

切片在Go語言中具有出色的靈活性，可以進行切割和連接等操作。這些操作使得我們能夠輕松地處理和操作切片的子序列，以滿足不同的需求。

切片可以通過切片表達式進行切割，即選擇切片中的一部分數(shù)據(jù)。切片表達式使用起始索引和結束索引來指定切片的范圍。例如，slice[1:4]會返回一個新的切片，包含從索引1到索引3的元素（不包含索引4）。通過切割操作，我們可以獲取切片的子序列，便于對數(shù)據(jù)進行分析、處理和傳遞。

package main
import "fmt"
func main() {
    slice := []int{1, 2, 3, 4, 5, 6} // 聲明一個切片
    // 切割操作
    subSlice := slice[1:4] // 選擇索引1到索引3的元素（不包含索引4）
    fmt.Println(subSlice) // 輸出: [2 3 4]
}

切片還支持使用內置的append函數(shù)進行連接操作，將一個切片連接到另一個切片的末尾。append函數(shù)會返回一個新的切片，其中包含原始切片和要連接的切片的所有元素。通過連接操作，我們可以將多個切片合并成一個更大的切片，方便進行統(tǒng)一的處理和操作。

package main
import "fmt"
func main() {
    slice := []int{1, 2, 3, 4, 5, 6} // 聲明一個切片
    // 連接操作
    anotherSlice := []int{7, 8, 9}
    mergedSlice := append(slice, anotherSlice...)
    fmt.Println(mergedSlice) // 輸出: [1 2 3 4 5 6 7 8 9]
}

通過切割操作和連接操作，我們可以按需選擇和組合切片中的元素，使得切片在處理數(shù)據(jù)時更加靈活和方便。這些操作可以根據(jù)具體需求進行自由組合，滿足不同場景下的數(shù)據(jù)處理要求。

3.3 參數(shù)傳遞的性能優(yōu)勢

在函數(shù)參數(shù)傳遞和返回值方面，切片具有明顯的優(yōu)勢，并且能夠避免數(shù)據(jù)的復制和性能開銷。

將切片作為函數(shù)的參數(shù)傳遞時，實際上是傳遞切片的引用而不是復制整個切片。相比之下，如果傳遞數(shù)組作為參數(shù)，會進行數(shù)組的復制，產生額外的內存開銷和時間消耗。

由于切片傳遞的是引用，而不是復制整個數(shù)據(jù)，所以在函數(shù)參數(shù)傳遞時可以大大減少內存開銷。無論切片的大小如何，傳遞的開銷都是固定的，只是引用指針的復制。這對于大型數(shù)據(jù)集合的處理尤為重要，可以顯著減少內存占用。

下面通過一個基準測試，證明使用切片傳遞參數(shù),相比使用數(shù)組傳遞參數(shù)來說，整體性能更好:

const (
   arraySize   = 1000000 // 數(shù)組大小
   sliceLength = 1000000 // 切片長度
)
// 使用數(shù)組作為函數(shù)參數(shù)
func processArray(arr [arraySize]int) int {
   // 避免編譯器優(yōu)化，正確展示效果
   // 使用 reflect.ValueOf 將數(shù)組轉換為 reflect.Value
   arrValue := reflect.ValueOf(&arr).Elem()
   sum := 0
   for i := 0; i < arrValue.Len(); i++ {
      // 使用 reflect.Value 索引操作修改數(shù)組元素的值
      arrValue.Index(i).SetInt(2)
   }
   return sum
}
// 使用切片作為函數(shù)參數(shù)
func processSlice(slice []int) int {
   // 避免編譯器優(yōu)化
   arrValue := reflect.ValueOf(&slice).Elem()
   sum := 0
   for i := 0; i < arrValue.Len(); i++ {
      // 使用 reflect.Value 索引操作修改數(shù)組元素的值
      arrValue.Index(i).SetInt(2)
   }
   return sum
}
// 使用數(shù)組作為參數(shù)的性能測試函數(shù)
func BenchmarkArray(b *testing.B) {
   var arr [arraySize]int
   for i := 0; i < arraySize; i++ {
      arr[i] = i
   }
   b.ResetTimer()
   for i := 0; i < b.N; i++ {
      processArray(arr)
   }
}
// 使用切片作為參數(shù)的性能測試函數(shù)
func BenchmarkSlice(b *testing.B) {
   slice := make([]int, sliceLength)
   for i := 0; i < sliceLength; i++ {
      slice[i] = i
   }
   b.ResetTimer()
   for i := 0; i < b.N; i++ {
      processSlice(slice)
   }
}

這里我們定義了BenchmarkArray 和 BenchmarkSlice 兩個基準測試，分別使用數(shù)組和切片來作為參數(shù)來傳遞，下面是這兩個基準測試的運行結果: