我們今天要來講一個非常細(xì)節(jié)的小知識，這個知識被大多數(shù) Go 語言的開發(fā)者無視了动看，它就是切片的三種特殊狀態(tài) —— 「零切片」尊剔、「空切片」和「nil 切片」。

切片被視為 Go 語言中最為重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)菱皆，使用起來非常簡單须误，有趣的內(nèi)部結(jié)構(gòu)讓它成了 Go 語言面試中最為常見的考點(diǎn)。切片的底層是一個數(shù)組仇轻，切片的表層是一個包含三個變量的結(jié)構(gòu)體京痢，當(dāng)我們將一個切片賦值給另一個切片時，本質(zhì)上是對切片表層結(jié)構(gòu)體的淺拷貝篷店。結(jié)構(gòu)體中第一個變量是一個指針祭椰，指向底層的數(shù)組，另外兩個變量分別是切片的長度和容量疲陕。

type slice struct {
  array unsafe.Pointer
  length int
  capcity int
}

我們今天要講的特殊狀態(tài)之一「零切片」其實并不是什么特殊的切片方淤，它只是表示底層數(shù)組的二進(jìn)制內(nèi)容都是零。比如下面代碼中的 s 變量就是一個「零切片」

var s = make([]int, 10)
fmt.Println(s)
------------
[0 0 0 0 0 0 0 0 0 0]

如果是一個指針類型的切片蹄殃，那么底層數(shù)組的內(nèi)容就全是 nil

var s = make([]*int, 10)
fmt.Println(s)
------------
[<nil> <nil> <nil> <nil> <nil> <nil> <nil> <nil> <nil> <nil>]

零切片還是比較易于理解的携茂，這部分我也就不再以鉆牛角尖的形式繼續(xù)自我拷問。

下面我們要引入「空切片」和 「nil 切片」诅岩，在理解它們的區(qū)別之前我們先看看一個長度為零的切片都有那些形式可以創(chuàng)建出來

var s1 []int
var s2 = []int{}
var s3 = make([]int, 0)
// new 函數(shù)返回是指針類型讳苦，所以需要使用 * 號來解引用
var s4 = *new([]int)

fmt.Println(len(s1), len(s2), len(s3), len(s4))
fmt.Println(cap(s1), cap(s2), cap(s3), cap(s4))
fmt.Println(s1, s2, s3, s4)

----------------
0 0 0 0
0 0 0 0
[] [] [] []

上面這四種形式從輸出結(jié)果上來看，似乎一摸一樣吩谦，沒區(qū)別鸳谜。但是實際上是有區(qū)別的，我們要講的兩種特殊類型「空切片」和「 nil 切片」式廷，就隱藏在上面的四種形式之中咐扭。

我們?nèi)绾蝸矸治鋈嫠姆N形式的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的區(qū)別呢？接下里要使用到 Go 語言的高級內(nèi)容，通過 unsafe.Pointer 來轉(zhuǎn)換 Go 語言的任意變量類型草描。

因為切片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是一個結(jié)構(gòu)體览绿，包含三個機(jī)器字大小的整型變量，其中第一個變量是一個指針變量穗慕，指針變量里面存儲的也是一個整型值饿敲，只不過這個值是另一個變量的內(nèi)存地址。我們可以將這個結(jié)構(gòu)體看成長度為 3 的整型數(shù)組 [3]int逛绵。然后將切片變量轉(zhuǎn)換成 [3]int怀各。

var s1 []int
var s2 = []int{}
var s3 = make([]int, 0)
var s4 = *new([]int)

var a1 = *(*[3]int)(unsafe.Pointer(&s1))
var a2 = *(*[3]int)(unsafe.Pointer(&s2))
var a3 = *(*[3]int)(unsafe.Pointer(&s3))
var a4 = *(*[3]int)(unsafe.Pointer(&s4))
fmt.Println(a1)
fmt.Println(a2)
fmt.Println(a3)
fmt.Println(a4)

---------------------
[0 0 0]
[824634199592 0 0]
[824634199592 0 0]
[0 0 0]

從輸出中我們看到了明顯的神奇的讓人感到意外的難以理解的不一樣的結(jié)果。如果上面的 unsafe 代碼你不能理解术浪，那就繼續(xù)等等我的《快學(xué) Go 語言》章節(jié)的更新吧瓢对。

其中輸出為 [0 0 0] 的 s1 和 s4 變量就是「 nil 切片」，s2 和 s3 變量就是「空切片」胰苏。824634199592 這個值是一個特殊的內(nèi)存地址硕蛹，所有類型的「空切片」都共享這一個內(nèi)存地址。下面的代碼中三個空切片都指向了同一個內(nèi)存地址硕并。

var s2 = []int{}
var s3 = make([]int, 0)

var a2 = *(*[3]int)(unsafe.Pointer(&s2))
var a3 = *(*[3]int)(unsafe.Pointer(&s3))
fmt.Println(a2)
fmt.Println(a3)

var s5 = make([]struct{ x, y, z int }, 0)
var a5 = *(*[3]int)(unsafe.Pointer(&s5))
fmt.Println(a5)

--------
[824634158720 0 0]
[824634158720 0 0]
[824634158720 0 0]

用圖形來表示「空切片」和「 nil 切片」如下

空切片指向的 zerobase 內(nèi)存地址是一個神奇的地址法焰，從 Go 語言的源代碼中可以看到它的定義

//// runtime/malloc.go

// base address for all 0-byte allocations
var zerobase uintptr

// 分配對象內(nèi)存
func mallocgc(size uintptr, typ *_type, needzero bool) unsafe.Pointer {
    ...
    if size == 0 {
        return unsafe.Pointer(&zerobase)
    }
    ...
}

//// runtime/slice.go
// 創(chuàng)建切片
func makeslice(et *_type, len, cap int) slice {
     ...
     p := mallocgc(et.size*uintptr(cap), et, true)
     return slice{p, len, cap}
}

最后一個問題是：「 nil 切片」和 「空切片」在使用上有什么區(qū)別么？

答案是完全沒有任何區(qū)別倔毙！No埃仪！不對，還有一個小小的區(qū)別陕赃！請看下面的代碼

package main

import "fmt"

func main() {
    var s1 []int
    var s2 = []int{}

    fmt.Println(s1 == nil)
    fmt.Println(s2 == nil)

    fmt.Printf("%#v\n", s1)
    fmt.Printf("%#v\n", s2)
}

-------
true
false
[]int(nil)
[]int{}

所以為了避免寫代碼的時候把腦袋搞昏的最好辦法是不要創(chuàng)建「 空切片」卵蛉，統(tǒng)一使用「 nil 切片」，同時要避免將切片和 nil 進(jìn)行比較來執(zhí)行某些邏輯么库。這是官方的標(biāo)準(zhǔn)建議傻丝。

The former declares a nil slice value, while the latter is non-nil but zero-length. They are functionally equivalent—their len and cap are both zero—but the nil slice is the preferred style.

「空切片」和「 nil 切片」有時候會隱藏在結(jié)構(gòu)體中，這時候它們的區(qū)別就被太多的人忽略了廊散，下面我們看個例子

type Something struct {
    values []int
}

var s1 = Something{}
var s2 = Something{[]int{}}
fmt.Println(s1.values == nil)
fmt.Println(s2.values == nil)

--------
true
false

可以發(fā)現(xiàn)這兩種創(chuàng)建結(jié)構(gòu)體的結(jié)果是不一樣的桑滩！第一種無參構(gòu)造創(chuàng)建了 nil 切片梧疲，而第二種則創(chuàng)建了空切片允睹。

「空切片」和「 nil 切片」還有一個極為不同的地方在于 JSON 序列化

type Something struct {
    Values []int
}

var s1 = Something{}
var s2 = Something{[]int{}}
bs1, _ := json.Marshal(s1)
bs2, _ := json.Marshal(s2)
fmt.Println(string(bs1))
fmt.Println(string(bs2))

---------
{"Values":null}
{"Values":[]}

Ban! Ban! Ban! 它們的 json 序列化結(jié)果居然也不一樣！