11. 數(shù)組和切片

數(shù)組

數(shù)組是同一類(lèi)型元素的集合。例如，整數(shù)集合 5,8,9,79,76 形成一個(gè)數(shù)組劳翰。Go 語(yǔ)言中不允許混合不同類(lèi)型的元素，例如包含字符串和整數(shù)的數(shù)組馒疹。（譯者注：當(dāng)然佳簸，如果是 interface{} 類(lèi)型數(shù)組，可以包含任意類(lèi)型）

數(shù)組的聲明

一個(gè)數(shù)組的表示形式為 [n]T颖变。n 表示數(shù)組中元素的數(shù)量生均，T 代表每個(gè)元素的類(lèi)型。元素的數(shù)量 n 也是該類(lèi)型的一部分（稍后我們將詳細(xì)討論這一點(diǎn)）腥刹。

可以使用不同的方式來(lái)聲明數(shù)組马胧，讓我們一個(gè)一個(gè)的來(lái)看。

package main

import (
    "fmt"
)

func main() {
    var a [3]int //int array with length 3
    fmt.Println(a)
}

var a[3]int 聲明了一個(gè)長(zhǎng)度為 3 的整型數(shù)組衔峰。數(shù)組中的所有元素都被自動(dòng)賦值為數(shù)組類(lèi)型的零值佩脊。 在這種情況下，a 是一個(gè)整型數(shù)組垫卤，因此 a 的所有元素都被賦值為 0威彰，即 int 型的零值。運(yùn)行上述程序?qū)?輸出 [0 0 0]穴肘。

數(shù)組的索引從 0 開(kāi)始到 length - 1 結(jié)束歇盼。讓我們給上面的數(shù)組賦值。

package main

import (
    "fmt"
)

func main() {
    var a [3]int //int array with length 3
    a[0] = 12 // array index starts at 0
    a[1] = 78
    a[2] = 50
    fmt.Println(a)
}

a[0] 將值賦給數(shù)組的第一個(gè)元素评抚。該程序?qū)?輸出 [12 78 50]豹缀。

讓我們使用 簡(jiǎn)略聲明 來(lái)創(chuàng)建相同的數(shù)組。

package main

import (
    "fmt"
)

func main() {
    a := [3]int{12, 78, 50} // short hand declaration to create array
    fmt.Println(a)
}

上面的程序?qū)?huì)打印相同的 輸出 [12 78 50]慨代。

在簡(jiǎn)略聲明中邢笙，不需要將數(shù)組中所有的元素賦值。

package main

import (
    "fmt"
)

func main() {
    a := [3]int{12} 
    fmt.Println(a)
}

在上述程序中的第 8 行 a := [3]int{12} 聲明一個(gè)長(zhǎng)度為 3 的數(shù)組侍匙，但只提供了一個(gè)值 12氮惯，剩下的 2 個(gè)元素自動(dòng)賦值為 0。這個(gè)程序?qū)?strong>輸出 [12 0 0]丈积。

你甚至可以忽略聲明數(shù)組的長(zhǎng)度筐骇，并用 ... 代替，讓編譯器為你自動(dòng)計(jì)算長(zhǎng)度江滨，這在下面的程序中實(shí)現(xiàn)铛纬。

package main

import (
    "fmt"
)

func main() {
    a := [...]int{12, 78, 50} // ... makes the compiler determine the length
    fmt.Println(a)
}

數(shù)組的大小是類(lèi)型的一部分。因此 [5]int 和 [25]int 是不同類(lèi)型唬滑。數(shù)組不能調(diào)整大小告唆，不要擔(dān)心這個(gè)限制棺弊，因?yàn)?slices 的存在能解決這個(gè)問(wèn)題。

package main

func main() {
    a := [3]int{5, 78, 8}
    var b [5]int
    b = a // not possible since [3]int and [5]int are distinct types
}

在上述程序的第 6 行中, 我們?cè)噲D將類(lèi)型 [3]int 的變量賦給類(lèi)型為 [5]int 的變量擒悬，這是不允許的模她，因此編譯器將拋出錯(cuò)誤 main.go:6: cannot use a (type [3]int) as type [5]int in assignment。

數(shù)組是值類(lèi)型

Go 中的數(shù)組是值類(lèi)型而不是引用類(lèi)型懂牧。這意味著當(dāng)數(shù)組賦值給一個(gè)新的變量時(shí)侈净，該變量會(huì)得到一個(gè)原始數(shù)組的一個(gè)副本。如果對(duì)新變量進(jìn)行更改僧凤，則不會(huì)影響原始數(shù)組畜侦。

package main

import "fmt"

func main() {
    a := [...]string{"USA", "China", "India", "Germany", "France"}
    b := a // a copy of a is assigned to b
    b[0] = "Singapore"
    fmt.Println("a is ", a)
    fmt.Println("b is ", b) 
}

在上述程序的第 7 行，a 的副本被賦給 b躯保。在第 8 行中旋膳，b 的第一個(gè)元素改為 Singapore。這不會(huì)在原始數(shù)組 a 中反映出來(lái)途事。該程序?qū)?輸出,

a is [USA China India Germany France]  
b is [Singapore China India Germany France]

同樣验懊，當(dāng)數(shù)組作為參數(shù)傳遞給函數(shù)時(shí)，它們是按值傳遞尸变，而原始數(shù)組保持不變义图。

package main

import "fmt"

func changeLocal(num [5]int) {
    num[0] = 55
    fmt.Println("inside function ", num)
}
func main() {
    num := [...]int{5, 6, 7, 8, 8}
    fmt.Println("before passing to function ", num)
    changeLocal(num) //num is passed by value
    fmt.Println("after passing to function ", num)
}

在上述程序的 13 行中, 數(shù)組 num 實(shí)際上是通過(guò)值傳遞給函數(shù) changeLocal，數(shù)組不會(huì)因?yàn)楹瘮?shù)調(diào)用而改變振惰。這個(gè)程序?qū)⑤敵?

before passing to function  [5 6 7 8 8]
inside function  [55 6 7 8 8]
after passing to function  [5 6 7 8 8]

數(shù)組的長(zhǎng)度

通過(guò)將數(shù)組作為參數(shù)傳遞給 len 函數(shù)歌溉，可以得到數(shù)組的長(zhǎng)度。

package main

import "fmt"

func main() {
    a := [...]float64{67.7, 89.8, 21, 78}
    fmt.Println("length of a is",len(a))
}

上面的程序輸出為 length of a is 4骑晶。

使用 range 迭代數(shù)組

for 循環(huán)可用于遍歷數(shù)組中的元素。

package main

import "fmt"

func main() {
    a := [...]float64{67.7, 89.8, 21, 78}
    for i := 0; i < len(a); i++ { // looping from 0 to the length of the array
        fmt.Printf("%d th element of a is %.2f\n", i, a[i])
    }
}

上面的程序使用 for 循環(huán)遍歷數(shù)組中的元素草慧，從索引 0 到 length of the array - 1桶蛔。這個(gè)程序運(yùn)行后打印出，

0 th element of a is 67.70  
1 th element of a is 89.80  
2 th element of a is 21.00  
3 th element of a is 78.00

Go 提供了一種更好漫谷、更簡(jiǎn)潔的方法仔雷，通過(guò)使用 for 循環(huán)的 range 方法來(lái)遍歷數(shù)組。range 返回索引和該索引處的值舔示。讓我們使用 range 重寫(xiě)上面的代碼碟婆。我們還可以獲取數(shù)組中所有元素的總和。

package main

import "fmt"

func main() {
    a := [...]float64{67.7, 89.8, 21, 78}
    sum := float64(0)
    for i, v := range a {//range returns both the index and value
        fmt.Printf("%d the element of a is %.2f\n", i, v)
        sum += v
    }
    fmt.Println("\nsum of all elements of a",sum)
}

上述程序的第 8 行 for i, v := range a 利用的是 for 循環(huán) range 方式惕稻。 它將返回索引和該索引處的值竖共。 我們打印這些值，并計(jì)算數(shù)組 a 中所有元素的總和俺祠。 程序的 輸出是公给，

0 the element of a is 67.70
1 the element of a is 89.80
2 the element of a is 21.00
3 the element of a is 78.00

sum of all elements of a 256.5

如果你只需要值并希望忽略索引借帘，則可以通過(guò)用 _ 空白標(biāo)識(shí)符替換索引來(lái)執(zhí)行疤苹。

for _, v := range a { // ignores index  
}

上面的 for 循環(huán)忽略索引弦蹂，同樣值也可以被忽略。

多維數(shù)組

到目前為止我們創(chuàng)建的數(shù)組都是一維的王滤，Go 語(yǔ)言可以創(chuàng)建多維數(shù)組腿准。

package main

import (
    "fmt"
)

func printarray(a [3][2]string) {
    for _, v1 := range a {
        for _, v2 := range v1 {
            fmt.Printf("%s ", v2)
        }
        fmt.Printf("\n")
    }
}

func main() {
    a := [3][2]string{
        {"lion", "tiger"},
        {"cat", "dog"},
        {"pigeon", "peacock"}, // this comma is necessary. The compiler will complain if you omit this comma
    }
    printarray(a)
    var b [3][2]string
    b[0][0] = "apple"
    b[0][1] = "samsung"
    b[1][0] = "microsoft"
    b[1][1] = "google"
    b[2][0] = "AT&T"
    b[2][1] = "T-Mobile"
    fmt.Printf("\n")
    printarray(b)
}

在上述程序的第 17 行际起，用簡(jiǎn)略語(yǔ)法聲明一個(gè)二維字符串?dāng)?shù)組 a 。20 行末尾的逗號(hào)是必需的吐葱。這是因?yàn)楦鶕?jù) Go 語(yǔ)言的規(guī)則自動(dòng)插入分號(hào)加叁。至于為什么這是必要的，如果你想了解更多唇撬，請(qǐng)閱讀https://golang.org/doc/effective_go.html#semicolons它匕。

另外一個(gè)二維數(shù)組 b 在 23 行聲明，字符串通過(guò)每個(gè)索引一個(gè)一個(gè)添加窖认。這是另一種初始化二維數(shù)組的方法豫柬。

第 7 行的 printarray 函數(shù)使用兩個(gè) range 循環(huán)來(lái)打印二維數(shù)組的內(nèi)容。上述程序的 輸出是

lion tiger
cat dog
pigeon peacock

apple samsung
microsoft google
AT&T T-Mobile

這就是數(shù)組扑浸，盡管數(shù)組看上去似乎足夠靈活烧给，但是它們具有固定長(zhǎng)度的限制，不可能增加數(shù)組的長(zhǎng)度喝噪。這就要用到 切片 了础嫡。事實(shí)上，在 Go 中酝惧，切片比傳統(tǒng)數(shù)組更常見(jiàn)榴鼎。

切片

切片是由數(shù)組建立的一種方便、靈活且功能強(qiáng)大的包裝（Wrapper）晚唇。切片本身不擁有任何數(shù)據(jù)巫财。它們只是對(duì)現(xiàn)有數(shù)組的引用。

創(chuàng)建一個(gè)切片

帶有 T 類(lèi)型元素的切片由 []T 表示

package main

import (
    "fmt"
)

func main() {
    a := [5]int{76, 77, 78, 79, 80}
    var b []int = a[1:4] // creates a slice from a[1] to a[3]
    fmt.Println(b)
}

使用語(yǔ)法 a[start:end] 創(chuàng)建一個(gè)從 a 數(shù)組索引 start 開(kāi)始到 end - 1 結(jié)束的切片哩陕。因此平项，在上述程序的第 9 行中, a[1:4] 從索引 1 到 3 創(chuàng)建了 a 數(shù)組的一個(gè)切片表示。因此, 切片 b 的值為 [77 78 79]悍及。

讓我們看看另一種創(chuàng)建切片的方法闽瓢。

package main

import (  
    "fmt"
)

func main() {  
    c := []int{6, 7, 8} // creates and array and returns a slice reference
    fmt.Println(c)
}

在上述程序的第 9 行，c：= [] int {6心赶，7扣讼，8} 創(chuàng)建一個(gè)有 3 個(gè)整型元素的數(shù)組，并返回一個(gè)存儲(chǔ)在 c 中的切片引用园担。

切片的修改

切片自己不擁有任何數(shù)據(jù)届谈。它只是底層數(shù)組的一種表示枯夜。對(duì)切片所做的任何修改都會(huì)反映在底層數(shù)組中。

package main

import (
    "fmt"
)

func main() {
    darr := [...]int{57, 89, 90, 82, 100, 78, 67, 69, 59}
    dslice := darr[2:5]
    fmt.Println("array before", darr)
    for i := range dslice {
        dslice[i]++
    }
    fmt.Println("array after", darr)
}

在上述程序的第 9 行艰山，我們根據(jù)數(shù)組索引 2,3,4 創(chuàng)建一個(gè)切片 dslice湖雹。for 循環(huán)將這些索引中的值逐個(gè)遞增。當(dāng)我們使用 for 循環(huán)打印數(shù)組時(shí)曙搬，我們可以看到對(duì)切片的更改反映在數(shù)組中摔吏。該程序的輸出是

array before [57 89 90 82 100 78 67 69 59]  
array after [57 89 91 83 101 78 67 69 59]

當(dāng)多個(gè)切片共用相同的底層數(shù)組時(shí)，每個(gè)切片所做的更改將反映在數(shù)組中纵装。

package main

import (
    "fmt"
)

func main() {
    numa := [3]int{78, 79 ,80}
    nums1 := numa[:] // creates a slice which contains all elements of the array
    nums2 := numa[:]
    fmt.Println("array before change 1", numa)
    nums1[0] = 100
    fmt.Println("array after modification to slice nums1", numa)
    nums2[1] = 101
    fmt.Println("array after modification to slice nums2", numa)
}

在 9 行中征讲，numa [:] 缺少開(kāi)始和結(jié)束值。開(kāi)始和結(jié)束的默認(rèn)值分別為 0 和 len (numa)橡娄。兩個(gè)切片 nums1 和 nums2 共享相同的數(shù)組诗箍。該程序的輸出是

array before change 1 [78 79 80]  
array after modification to slice nums1 [100 79 80]  
array after modification to slice nums2 [100 101 80]

從輸出中可以清楚地看出，當(dāng)切片共享同一個(gè)數(shù)組時(shí)挽唉，每個(gè)所做的修改都會(huì)反映在數(shù)組中滤祖。

切片的長(zhǎng)度和容量

切片的長(zhǎng)度是切片中的元素?cái)?shù)。切片的容量是從創(chuàng)建切片索引開(kāi)始的底層數(shù)組中元素?cái)?shù)瓶籽。

讓我們寫(xiě)一段代碼來(lái)更好地理解這點(diǎn)匠童。

package main

import (
    "fmt"
)

func main() {
    fruitarray := [...]string{"apple", "orange", "grape", "mango", "water melon", "pine apple", "chikoo"}
    fruitslice := fruitarray[1:3]
    fmt.Printf("length of slice %d capacity %d", len(fruitslice), cap(fruitslice)) // length of is 2 and capacity is 6
}

在上面的程序中，fruitslice 是從 fruitarray 的索引 1 和 2 創(chuàng)建的塑顺。 因此汤求，fruitlice 的長(zhǎng)度為 2。

fruitarray 的長(zhǎng)度是 7严拒。fruiteslice 是從 fruitarray 的索引 1 創(chuàng)建的扬绪。因此, fruitslice 的容量是從 fruitarray 索引為 1 開(kāi)始，也就是說(shuō)從 orange 開(kāi)始糙俗，該值是 6勒奇。因此, fruitslice 的容量為 6。該[程序]輸出切片的 長(zhǎng)度為 2 容量為 6 巧骚。

切片可以重置其容量。任何超出這一點(diǎn)將導(dǎo)致程序運(yùn)行時(shí)拋出錯(cuò)誤格二。

package main

import (
    "fmt"
)

func main() {
    fruitarray := [...]string{"apple", "orange", "grape", "mango", "water melon", "pine apple", "chikoo"}
    fruitslice := fruitarray[1:3]
    fmt.Printf("length of slice %d capacity %d\n", len(fruitslice), cap(fruitslice)) // length of is 2 and capacity is 6
    fruitslice = fruitslice[:cap(fruitslice)] // re-slicing furitslice till its capacity
    fmt.Println("After re-slicing length is",len(fruitslice), "and capacity is",cap(fruitslice))
}

在上述程序的第 11 行中劈彪，fruitslice 的容量是重置的。以上程序輸出為顶猜，

length of slice 2 capacity 6 
After re-slicing length is 6 and capacity is 6

使用 make 創(chuàng)建一個(gè)切片

func make（[]T沧奴，len，cap）[]T 通過(guò)傳遞類(lèi)型长窄，長(zhǎng)度和容量來(lái)創(chuàng)建切片滔吠。容量是可選參數(shù), 默認(rèn)值為切片長(zhǎng)度纲菌。make 函數(shù)創(chuàng)建一個(gè)數(shù)組，并返回引用該數(shù)組的切片疮绷。

package main

import (
    "fmt"
)

func main() {
    i := make([]int, 5, 5)
    fmt.Println(i)
}

使用 make 創(chuàng)建切片時(shí)默認(rèn)情況下這些值為零翰舌。上述程序的輸出為 [0 0 0 0 0]。

追加切片元素

正如我們已經(jīng)知道數(shù)組的長(zhǎng)度是固定的冬骚，它的長(zhǎng)度不能增加椅贱。 切片是動(dòng)態(tài)的，使用 append 可以將新元素追加到切片上只冻。append 函數(shù)的定義是 func append（s[]T庇麦，x ... T）[]T。

x ... T 在函數(shù)定義中表示該函數(shù)接受參數(shù) x 的個(gè)數(shù)是可變的喜德。這些類(lèi)型的函數(shù)被稱(chēng)為[可變函數(shù)]山橄。

有一個(gè)問(wèn)題可能會(huì)困擾你。如果切片由數(shù)組支持舍悯，并且數(shù)組本身的長(zhǎng)度是固定的航棱，那么切片如何具有動(dòng)態(tài)長(zhǎng)度。以及內(nèi)部發(fā)生了什么贱呐，當(dāng)新的元素被添加到切片時(shí)丧诺，會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新的數(shù)組。現(xiàn)有數(shù)組的元素被復(fù)制到這個(gè)新數(shù)組中奄薇，并返回這個(gè)新數(shù)組的新切片引用〔笛郑現(xiàn)在新切片的容量是舊切片的兩倍。下面的程序會(huì)讓你清晰理解馁蒂。

package main

import (
    "fmt"
)

func main() {
    cars := []string{"Ferrari", "Honda", "Ford"}
    fmt.Println("cars:", cars, "has old length", len(cars), "and capacity", cap(cars)) // capacity of cars is 3
    cars = append(cars, "Toyota")
    fmt.Println("cars:", cars, "has new length", len(cars), "and capacity", cap(cars)) // capacity of cars is doubled to 6
}

在上述程序中呵晚，cars 的容量最初是 3。在第 10 行沫屡，我們給 cars 添加了一個(gè)新的元素饵隙，并把 append(cars, "Toyota") 返回的切片賦值給 cars。現(xiàn)在 cars 的容量翻了一番沮脖，變成了 6金矛。上述程序的輸出是

cars: [Ferrari Honda Ford] has old length 3 and capacity 3  
cars: [Ferrari Honda Ford Toyota] has new length 4 and capacity 6

切片類(lèi)型的零值為 nil。一個(gè) nil 切片的長(zhǎng)度和容量為 0勺届∈豢。可以使用 append 函數(shù)將值追加到 nil 切片。

package main

import (  
    "fmt"
)

func main() {  
    var names []string //zero value of a slice is nil
    if names == nil {
        fmt.Println("slice is nil going to append")
        names = append(names, "John", "Sebastian", "Vinay")
        fmt.Println("names contents:",names)
    }
}

在上面的程序 names 是 nil免姿，我們已經(jīng)添加 3 個(gè)字符串給 names饼酿。該程序的輸出是

slice is nil going to append  
names contents: [John Sebastian Vinay]

也可以使用 ... 運(yùn)算符將一個(gè)切片添加到另一個(gè)切片。 你可以在[可變參數(shù)函數(shù)]教程中了解有關(guān)此運(yùn)算符的更多信息。

package main

import (
    "fmt"
)

func main() {
    veggies := []string{"potatoes", "tomatoes", "brinjal"}
    fruits := []string{"oranges", "apples"}
    food := append(veggies, fruits...)
    fmt.Println("food:",food)
}

在上述程序的第 10 行故俐，food 是通過(guò) append(veggies, fruits...) 創(chuàng)建想鹰。程序的輸出為 food: [potatoes tomatoes brinjal oranges apples]。

切片的函數(shù)傳遞

我們可以認(rèn)為药版，切片在內(nèi)部可由一個(gè)結(jié)構(gòu)體類(lèi)型表示辑舷。這是它的表現(xiàn)形式，

type slice struct {  
    Length        int
    Capacity      int
    ZerothElement *byte
}

切片包含長(zhǎng)度刚陡、容量和指向數(shù)組第零個(gè)元素的指針惩妇。當(dāng)切片傳遞給函數(shù)時(shí)，即使它通過(guò)值傳遞筐乳，指針變量也將引用相同的底層數(shù)組歌殃。因此，當(dāng)切片作為參數(shù)傳遞給函數(shù)時(shí)蝙云，函數(shù)內(nèi)所做的更改也會(huì)在函數(shù)外可見(jiàn)氓皱。讓我們寫(xiě)一個(gè)程序來(lái)檢查這點(diǎn)。

package main

import (
    "fmt"
)

func subtactOne(numbers []int) {
    for i := range numbers {
        numbers[i] -= 2
    }
}
func main() {
    nos := []int{8, 7, 6}
    fmt.Println("slice before function call", nos)
    subtactOne(nos)                               // function modifies the slice
    fmt.Println("slice after function call", nos) // modifications are visible outside
}

上述程序的行號(hào) 17 中勃刨，調(diào)用函數(shù)將切片中的每個(gè)元素遞減 2波材。在函數(shù)調(diào)用后打印切片時(shí)，這些更改是可見(jiàn)的身隐。如果你還記得廷区，這是不同于數(shù)組的，對(duì)于函數(shù)中一個(gè)數(shù)組的變化在函數(shù)外是不可見(jiàn)的贾铝。上述[程序]的輸出是隙轻，

array before function call [8 7 6]  
array after function call [6 5 4]

多維切片

類(lèi)似于數(shù)組，切片可以有多個(gè)維度垢揩。

package main

import (
    "fmt"
)

func main() {  
     pls := [][]string {
            {"C", "C++"},
            {"JavaScript"},
            {"Go", "Rust"},
            }
    for _, v1 := range pls {
        for _, v2 := range v1 {
            fmt.Printf("%s ", v2)
        }
        fmt.Printf("\n")
    }
}

程序的輸出為玖绿，

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內(nèi)存優(yōu)化

切片持有對(duì)底層數(shù)組的引用。只要切片在內(nèi)存中叁巨，數(shù)組就不能被垃圾回收斑匪。在內(nèi)存管理方面，這是需要注意的锋勺。讓我們假設(shè)我們有一個(gè)非常大的數(shù)組蚀瘸，我們只想處理它的一小部分。然后庶橱，我們由這個(gè)數(shù)組創(chuàng)建一個(gè)切片苍姜，并開(kāi)始處理切片。這里需要重點(diǎn)注意的是悬包，在切片引用時(shí)數(shù)組仍然存在內(nèi)存中。

一種解決方法是使用 [copy] 函數(shù) func copy(dst馍乙，src[]T)int 來(lái)生成一個(gè)切片的副本布近。這樣我們可以使用新的切片垫释，原始數(shù)組可以被垃圾回收。

package main

import (
    "fmt"
)

func countries() []string {
    countries := []string{"USA", "Singapore", "Germany", "India", "Australia"}
    neededCountries := countries[:len(countries)-2]
    countriesCpy := make([]string, len(neededCountries))
    copy(countriesCpy, neededCountries) //copies neededCountries to countriesCpy
    return countriesCpy
}
func main() {
    countriesNeeded := countries()
    fmt.Println(countriesNeeded)
}

在上述程序的第 9 行撑瞧，neededCountries := countries[:len(countries)-2 創(chuàng)建一個(gè)去掉尾部 2 個(gè)元素的切片 countries棵譬，在上述程序的 11 行，將 neededCountries 復(fù)制到 countriesCpy 同時(shí)在函數(shù)的下一行返回 countriesCpy≡に牛現(xiàn)在 countries 數(shù)組可以被垃圾回收, 因?yàn)?neededCountries 不再被引用订咸。