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V2EX  ›  Go

Go Slice 详解

  •  
  •   YakuMioto · 2018-03-08 21:31:04 +08:00 · 1285 次点击
    这是一个创建于 637 天前的主题,其中的信息可能已经有所发展或是发生改变。

    今天被一道题目恶心到了, 发现不研究这些东西可能真的活不下去了, 狠下心来读了一个多小时的源码, 写下些自己对 Slice 的见解吧.

    先说说那个题目.

    // https://play.golang.org/p/2fA3BylTgtf
    
    // 请问 s1 和 s2 的值分别是?
    func main() {
        s1 := []int{1, 2, 3}
        s2 := s1[:0]
    
        s2 = append(s2, 4)
    
        fmt.Println(s1)
        fmt.Println(s2)
    }
    //==========
    // [4 2 3]
    // [4]
    

    Slice 定义

    先看看 SliceGo 底层的定义

    // https://github.com/golang/go/blob/master/src/reflect/value.go#L1806
    
    type sliceHeader struct {
        Data unsafe.Pointer   // Array pointer
        Len  int              // slice length
        Cap  int              // slice capacity
    }
    

    原理讲解

    第一行

    s1 := []int{1, 2, 3} 是将 [1, 2, 3] 的首地址 存入了 Data 中, 设置了 Len 为 3, 设置了 Cap 为 3.

    // https://play.golang.org/p/bjP8BKtwQQl
    
    // 验证代码.
    func main() {
        s1 := []int{1, 2, 3}
        // 我们可以先将它转成 *reflect.SliceHeader 类型.
        // *reflect.SliceHeader
        // 定义: https://github.com/golang/go/blob/master/src/reflect/value.go#L1800
        // 顺带着再说一句 uintptr: uintptr 是整型, 可以足够保存指针的值得范围,
        // 在 32 平台下为 4 字节,在 64 位平台下是 8 字节
        sliceHeader1 := (*reflect.SliceHeader)((unsafe.Pointer)(&s1))
        fmt.Printf("data address: %#0x, len: %d, cap: %d\n",
            sliceHeader1.Data, sliceHeader1.Len, sliceHeader1.Cap)
    }
    //=====
    // data address: 0x10414020, len: 3, cap: 3
    

    第二行

    s2 := s1[:0] 是将 s1Data 中的值, 赋值给了 s2Data 中, 设置 Len 为 0, s1Cap 赋值给了 s2Cap.

    上面这一段有可能不太好理解, 我直接拿出源码来说.

    // https://github.com/golang/go/blob/master/src/reflect/value.go#1559
    
    func (v Value) Slice(i, j int) Value {
        // ... 略过无用代码
        switch kind := v.kind(); kind {
        // ...
        case Slice:
            typ = (*sliceType)(unsafe.Pointer(v.typ))
            s := (*sliceHeader)(v.ptr)
            base = s.Data
            cap = s.Cap
        }
        // ...
    
        // Declare slice so that gc can see the base pointer in it.
        var x []unsafe.Pointer
    
        // Reinterpret as *sliceHeader to edit.
        s := (*sliceHeader)(unsafe.Pointer(&x))
        // 这里是给 s2.Len 进行赋值. s1[:0]  i 没有传所以为 0, j 也为 0, 所以 j - i ...
        s.Len = j -
        // 这里是给 s2.Cap 进行赋值. cap 在上面的 case 中 被赋值为 3, 3 - 0  emmm...
        s.Cap = cap - i
        // if 为真
        if cap-i > 0 {
              // 所以这里是给 s2.Data 进行赋值.
              // arrayAt 的 4 个参数类型:
              // p unsafe.Pointer, i int, eltSize uintptr, whySafe string
              // base 是 s1.Data, i 是 0, eltSize 这个值是根据类型来的,
              // 在当前例子里是 []int, int 在根据系统, 32 平台下为 4 字节,在 64 位平台下是 8 字节
              // 最后一个参数 whySafe 可能是为了做个记录吧... 而且必须说明为啥安全...
              s.Data = arrayAt(base, i, typ.elem.Size(), "i < cap")
        } else {
              // do not advance pointer, to avoid pointing beyond end of slice
              s.Data = base
        }
    }
    
    // https://github.com/golang/go/blob/master/src/reflect/value.go#1826
    func arrayAt(p unsafe.Pointer, i int, eltSize uintptr, whySafe string) unsafe.Pointer {
        // 以系统 64 位 为例
        // 传的值分别是  s1.Data(0x10414020), 0*8, "i < len"
    	return add(p, uintptr(i)*eltSize, "i < len")
    }
    
    // https://github.com/golang/go/blob/master/src/reflect/type.go#1079
    func add(p unsafe.Pointer, x uintptr, whySafe string) unsafe.Pointer {
        // 所以这里就相当于 0x10414020+0
    	return unsafe.Pointer(uintptr(p) + x)
    }
    
    // https://play.golang.org/p/pA6coJh2bSg
    
    // 验证代码
    func main() {
      	s1 := []int{1, 2, 3}
      	s2 := s1[:0]
      	sliceHeader2 := (*reflect.SliceHeader)((unsafe.Pointer)(&s2))
      	fmt.Printf("data address: %#0x, len: %d, cap: %d\n",
            sliceHeader2.Data, sliceHeader2.Len, sliceHeader2.Cap)
    }
    //=====
    // data address: 0x10414020, len: 0, cap: 3
    

    可以看见 s1.Datas2.Data 地址都是 0x10414020

    到了这里你可能会问如果地址一样, 为什么 访问 s2[2] 会报错. runtime error: index out of range

    其实猜也能大概猜到, 因为你获取数据的时候 程序是判断了 s2.Len 的.

    代码位置在: https://github.com/golang/go/blob/master/src/reflect/type.go#870 这个函数里面有写.

    结论

    emm.. 不知道....

    11 回复  |  直到 2018-03-09 13:38:10 +08:00
        1
    hawken   2018-03-08 22:40:43 +08:00
    mark
        2
    polythene   2018-03-08 23:28:52 +08:00
    安利一下这篇文章,里面讲解了你遇到的问题: https://jiajunhuang.com/articles/2017_07_18-golang_slice.md.html
        3
    polythene   2018-03-08 23:30:20 +08:00
    哦,还有作者也在 V2 @herozem
        4
    herozem   2018-03-09 00:29:55 +08:00 via iPad
    😸
        5
    popbones   2018-03-09 06:56:07 +08:00
    预料到是这样的结果,没预料到的是并不总是这样的结果(如二楼文章所说的,取决于 append 是否扩容),这有点蛋疼。
        6
    iRiven   2018-03-09 09:48:01 +08:00 via Android
    遇到过坑,中间插入

    array = append (append (array [0: index],item), array [index:]...)

    然而这段代码能运行却不能实现中间插入的效果
        7
    lovejoy   2018-03-09 10:04:59 +08:00
    看来还是得老老实实用 copy
        8
    VinllenChen   2018-03-09 11:02:50 +08:00
    对 slice 的修改是可能会修改原 array 的,需要特别注意。
        9
    YakuMioto   2018-03-09 11:14:56 +08:00
    @herozem 哈哈哈, 看了你这篇文章学到了不少东西, 原来 runtime 包里面还有更神奇的东西..
        10
    xrlin   2018-03-09 12:52:36 +08:00 via iPhone
    使用 slice 时要时刻提醒自己 slice 只是指向底层数组的一部分,即便是以 slice 做参数,也知识传递一个 slice 的 header 的复制,在涉及添加操作时一定要使用指针。不得不说确实容易导致 bug。
        11
    kirigaya   2018-03-09 13:38:10 +08:00
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