切片擴容

在 1.18 版本前，切片擴容，在容量小于1024時，以2倍大小擴容。超過1024后，以1.25倍擴容。在擴容后切片的基礎(chǔ)上，會根據(jù)長度和容量進(jìn)行 roundupsize 。

在1.18版本后，接下來看一下源碼如下：

func growslice(et *_type, old slice, cap int) slice {
	//  ......
	newcap := old.cap
	doublecap := newcap + newcap //雙倍擴容（原容量的兩倍）
	if cap > doublecap {         //如果所需容量大于 兩倍擴容，則直接擴容到所需容量
		newcap = cap
	} else {
		const threshold = 256    //這里設(shè)置了一個 閾值 -- 256
		if old.cap < threshold { //如果舊容量 小于 256，則兩倍擴容
			newcap = doublecap
		} else {
			// 檢查 0 < newcap 以檢測溢出并防止無限循環(huán)。
			for 0 < newcap && newcap < cap { //如果新容量 > 0  并且 原容量 小于 所需容量
				// 從小片的增長2x過渡到大片的增長1.25x。這個公式給出了兩者之間的平滑過渡。
				newcap += (newcap + 3*threshold) / 4
				//新容量是 = 1.25 原容量 + 3/4 閾值 （192）
			}
			//當(dāng)newcap計算溢出時，將newcap設(shè)置為請求的上限。
			if newcap <= 0 { // 如果發(fā)生了溢出，將新容量設(shè)置為請求的容量大小
				newcap = cap
			}
		}
	}
}

函數(shù)判斷如果所需容量 cap 大于兩倍擴容的容量 doublecap，說明 cap 的需求已經(jīng)超過了兩倍擴容的范圍，所以將 newcap 直接設(shè)為 cap。

否則，如果原容量 old.cap 小于一個閾值 threshold（這里設(shè)為256），則將 newcap 設(shè)置為原容量的兩倍 doublecap。

如果既不滿足上述條件，則進(jìn)入一個循環(huán)，只要 newcap 大于0且小于所需容量 cap，就會進(jìn)入循環(huán)。在每次循環(huán)迭代中，newcap 的增長方式為當(dāng)前 newcap 加上 3*threshold 的四分之一。這個計算方式使得容量的增長逐漸從原容量的兩倍過渡到1.25倍，實現(xiàn)了一個平滑的過渡。

最后，在循環(huán)結(jié)束后，判斷如果 newcap 仍然小于等于0（溢出情況），則將 newcap 設(shè)為所需容量 cap

如果 現(xiàn)有容量 小于 256 ，則新容量是原來的兩倍

新容量 = 1.25 原容量 + 3/4 閾值 （192） “這個公式給出了從1.25倍增長 過渡到2 倍增長，兩者之間的平滑過渡。” 在此情況下，如果發(fā)生了溢出，將新容量設(shè)置為請求的容量大小

代碼測試

func main() {
	slice := make([]int, 0)
	for i := 0; i < 512; i++ {
		slice = append(slice, i)
	}
	newSlice := append(slice, 5000)
	fmt.Printf("Before Pointer = %p, len = %d, cap = %d\n", &slice, len(slice), cap(slice))
	fmt.Printf("Before Pointer = %p, len = %d, cap = %d\n", &newSlice, len(newSlice), cap(newSlice))
}

執(zhí)行輸出如下：

再看一個例子

下面用 go1.17 和 go1.18 兩個版本來分開說明。先通過一段測試代碼，直觀感受一下兩個版本在擴容上的區(qū)別。

package?main  
import?"fmt"  
func?main()?{  
????s?:=?make([]int,?0)  
????oldCap?:=?cap(s)  
????for?i?:=?0;?i?<?2048;?i++?{  
????????s?=?append(s,?i)  
????????newCap?:=?cap(s)  
????????if?newCap?!=?oldCap?{  
????????????fmt.Printf("[%d?->?%4d]?cap?=?%-4d??|??after?append?%-4d??cap?=?%-4d\n",?0,?i-1,?oldCap,?i,?newCap)  
????????????oldCap?=?newCap  
????????}  
????}  
}

運行結(jié)果（1.17 版本）：

[0 ->   -1] cap = 0     |  after append 0     cap = 1   
[0 ->    0] cap = 1     |  after append 1     cap = 2   
[0 ->    1] cap = 2     |  after append 2     cap = 4   
[0 ->    3] cap = 4     |  after append 4     cap = 8   
[0 ->    7] cap = 8     |  after append 8     cap = 16  
[0 ->   15] cap = 16    |  after append 16    cap = 32  
[0 ->   31] cap = 32    |  after append 32    cap = 64  
[0 ->   63] cap = 64    |  after append 64    cap = 128 
[0 ->  127] cap = 128   |  after append 128   cap = 256 
[0 ->  255] cap = 256   |  after append 256   cap = 512 
[0 ->  511] cap = 512   |  after append 512   cap = 1024
[0 -> 1023] cap = 1024  |  after append 1024  cap = 1280
[0 -> 1279] cap = 1280  |  after append 1280  cap = 1696
[0 -> 1695] cap = 1696  |  after append 1696  cap = 2304

在分配內(nèi)存空間之前需要先確定新的切片容量，運行時根據(jù)切片的當(dāng)前容量選擇不同的策略進(jìn)行擴容：

• 如果期望容量大于當(dāng)前容量的兩倍就會使用期望容量；
• 如果當(dāng)前切片的長度小于 1024 就會將容量翻倍；
• 如果當(dāng)前切片的長度大于等于 1024 就會每次增加 25% 的容量，直到新容量大于期望容量；

運行結(jié)果（1.18 版本）：

[0 ->   -1] cap = 0     |  after append 0     cap = 1  
[0 ->    0] cap = 1     |  after append 1     cap = 2     
[0 ->    1] cap = 2     |  after append 2     cap = 4     
[0 ->    3] cap = 4     |  after append 4     cap = 8     
[0 ->    7] cap = 8     |  after append 8     cap = 16    
[0 ->   15] cap = 16    |  after append 16    cap = 32    
[0 ->   31] cap = 32    |  after append 32    cap = 64    
[0 ->   63] cap = 64    |  after append 64    cap = 128   
[0 ->  127] cap = 128   |  after append 128   cap = 256   
[0 ->  255] cap = 256   |  after append 256   cap = 512   
[0 ->  511] cap = 512   |  after append 512   cap = 848   
[0 ->  847] cap = 848   |  after append 848   cap = 1280  
[0 -> 1279] cap = 1280  |  after append 1280  cap = 1792  
[0 -> 1791] cap = 1792  |  after append 1792  cap = 2560

• 如果期望容量大于當(dāng)前容量的兩倍就會使用期望容量；
• 如果當(dāng)前切片的長度小于閾值（默認(rèn) 256）就會將容量翻倍；
• 如果當(dāng)前切片的長度大于等于閾值（默認(rèn) 256），就會每次增加 25% 的容量，基準(zhǔn)是 newcap + 3*threshold，直到新容量大于期望容量；

內(nèi)存對齊

但是，后半部分還對 newcap 作了一個內(nèi)存對齊，這個和內(nèi)存分配策略相關(guān)。進(jìn)行內(nèi)存對齊之后，新 slice 的容量是要 大于等于 按照前半部分生成的newcap。

之后，向 Go 內(nèi)存管理器申請內(nèi)存，將老 slice 中的數(shù)據(jù)復(fù)制過去，并且將 append 的元素添加到新的底層數(shù)組中。

最后，向 growslice 函數(shù)調(diào)用者返回一個新的 slice，這個 slice 的長度并沒有變化，而容量卻增大了。

測試代碼

import "fmt"
func main() {
	s := []int{1,2}
	s = append(s,4,5,6)
	fmt.Printf("len=%d, cap=%d",len(s),cap(s))
}

輸出

len=5, cap=6

根據(jù)Go語言中切片的擴容機制，當(dāng)切片容量不足以容納額外的元素時，它會自動進(jìn)行擴容。在這種情況下，切片的容量會根據(jù)需要自動增長，通常會以原來容量的2倍進(jìn)行擴容。

根據(jù)您的代碼，初始切片s的容量為2，添加了3個元素后，長度變?yōu)?。實際上，在這種情況下，切片的容量不會立即擴大到8，而是繼續(xù)保持為6。這是因為Go語言的切片擴容機制會優(yōu)化以減少內(nèi)存的浪費。擴容時，切片會選擇一個合適的容量，使得容量盡可能靠近但大于所需的最小容量。

源碼分析

func growslice(et *_type, old slice, cap int) slice {
    // ……
    newcap := old.cap
	doublecap := newcap + newcap
	if cap > doublecap {
		newcap = cap
	} else {
		// ……
	}
	// ……
	capmem = roundupsize(uintptr(newcap) * ptrSize)
	newcap = int(capmem / ptrSize)
}

capmem = roundupsize(uintptr(newcap) * ptrSize)：根據(jù) newcap 和指針的大小計算需要分配的內(nèi)存大小。 newcap = int(capmem / ptrSize)：通過將內(nèi)存大小除以指針大小，將新的容量 newcap 轉(zhuǎn)換為整數(shù)。

到此這篇關(guān)于Go源碼分析之預(yù)分配slice內(nèi)存的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Go預(yù)分配slice內(nèi)存內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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