Go面试必考题目之slice篇

下面代码中，会输出什么？

func Assign1(s []int) {
    s = []int{6, 6, 6}
}

func Reverse0(s [5]int) {
    for i, j := 0, len(s)-1; i < j; i++ {
        j = len(s) - (i + 1)
        s[i], s[j] = s[j], s[i]
    }
}

func Reverse1(s []int) {
    for i, j := 0, len(s)-1; i < j; i++ {
        j = len(s) - (i + 1)
        s[i], s[j] = s[j], s[i]
    }
}

func Reverse2(s []int) {
    s = append(s, 999)
    for i, j := 0, len(s)-1; i < j; i++ {
        j = len(s) - (i + 1)
        s[i], s[j] = s[j], s[i]
    }
}

func Reverse3(s []int) {
    s = append(s, 999, 1000, 1001)
    for i, j := 0, len(s)-1; i < j; i++ {
        j = len(s) - (i + 1)
        s[i], s[j] = s[j], s[i]
    }
}

func main() {
    s := []int{1, 2, 3, 4, 5, 6}
    Assign1(s)
    fmt.Println(s) // (1)

    array := [5]int{1, 2, 3, 4, 5}
    Reverse0(array)
    fmt.Println(array) // (2)

    s = []int{1, 2, 3}
    Reverse2(s)
    fmt.Println(s) // (3)

    var a []int
    for i := 1; i <= 3; i++ {
        a = append(a, i)
    }
    Reverse2(a)
    fmt.Println(a) // (4)

    var b []int
    for i := 1; i <= 3; i++ {
        b = append(b, i)
    }
    Reverse3(b)
    fmt.Println(b) // (5)
    
    c := [3]int{1, 2, 3}
    d := c
    c[0] = 999
    fmt.Println(d) // (6)
}

上面的这几道题，也是 Go 编程中比较容易让人感到迷惑的地方，但如果懂slice的底层原理，你就能避开这些坑且能轻松的答对上面几道题。

array底层

Go的数组array底层和C的数组一样，是一段连续的内存空间，通过下标访问数组中的元素。array只有长度 len 属性而且是固定长度的。

array的赋值是值拷贝的，看以下代码：

func main() {
    c := [3]int{1, 2, 3}
    d := c
    c[0] = 999
    fmt.Println(d) // 输出[1, 2, 3]
}

因为是值拷贝的原因， c 的修改并没有影响到 b 。

slice底层

掌握Go的slice，底层结构必须要了解。

type slice struct {
	array unsafe.Pointer
	len   int
	cap   int
}

slice的底层结构由一个指向数组的指针 ptr 和长度 len ，容量 cap 构成，也就是说slice的数据存在数组当中。

slice的重要知识点

1. slice的底层是数组指针。

2. 当 append 后，slice长度不超过容量 cap ，新增的元素将直接加在数组中。

3. 当 append 后，slice长度超过容量 cap ，将会返回一个新的slice。

关于知识点1，看以下代码：

func main() {
    s := []int{1, 2, 3} // len=3, cap=3
    a := s
    s[0] = 888
    s = append(s, 4)

    fmt.Println(a, len(a), cap(a)) // 输出：[888 2 3] 3 3
    fmt.Println(s, len(s), cap(s)) // 输出：[888 2 3 4] 4 6
}

因为slice的底层是数组指针，所以slice  a 和 s 指向的是同一个底层数组，所以当修改 s[0] 时， a 也会被修改。

当 s 进行 append 时，因为长度 len 和容量 cap 是 int值类型，所以不会影响到 a 。

关于知识点2，看以下代码：

func main() {
    s := make([]int, 0, 4)
    s = append(s, 1, 2, 3)
    fmt.Println(s, len(s), cap(s)) // 输出：[1, 2, 3] 3 4
    s = append(s, 4)
    fmt.Println(s, len(s), cap(s)) // 输出：[1, 2, 3] 4 4
}

当 s 进行 append 后，长度没有超过容量，所以底层数组的指向并没有发生变化，只是将值添加到数组中。

关于知识点3，看以下代码：

func main() {
    s := []int{1, 2, 3}
    fmt.Println(s, len(s), cap(s)) // 输出：[1, 2, 3] 3 3
    a := s

    s = append(s, 4) // 超过了原来数组的容量
    s[0] = 999
    fmt.Println(s, len(s), cap(s)) // 输出：[1, 2, 3] 4 6
    fmt.Println(a，len(s)，cap(s)) // 输出：[1, 2, 3] 3 3
}

上面代码中，当对 s 进行 append 后，它的长度和容量都发生了变化，最重要的是它的底层数组指针指向了一个新的数组，然后将旧数组的值复制到了新的数组当中。

a 没有被影响是因为进行 s[0] = 999 赋值，是因为 s 的底层数组指针已经指向了一个新的数组。

我们通过观察 容量 cap 的变化，可以知道slice的底层数组是否发生了变化。 cap 的增长算法并不是每次都将容量扩大一倍的，感兴趣的读者可以看下slice的扩容算法。

使用array还是slice？

一个很重要的知识点是： Go的函数传参，都是以值的形式传参。 而且Go是没有引用的，可以看下这篇文章 。

如果要给函数传递一个有100w个元素的array时，直接使用array传递的效率是非常低的，因为array是值拷贝，100w个元素都复制一遍是非常可怕的；这时就应该使用slice作为参数，就相当于传递了一个指针。

如果元素数量比较少，使用array还是slice作为参数，效率差别并不大。

题目解析

package main

import "fmt"

func Assign1(s []int) {
    s = []int{6, 6, 6}
}

func Reverse0(s [5]int) {
    for i, j := 0, len(s)-1; i < j; i++ {
        j = len(s) - (i + 1)
        s[i], s[j] = s[j], s[i]
    }
}

func Reverse1(s []int) {
    for i, j := 0, len(s)-1; i < j; i++ {
        j = len(s) - (i + 1)
        s[i], s[j] = s[j], s[i]
    }
}

func Reverse2(s []int) {
    s = append(s, 999)
    for i, j := 0, len(s)-1; i < j; i++ {
        j = len(s) - (i + 1)
        s[i], s[j] = s[j], s[i]
    }
}

func Reverse3(s []int) {
    s = append(s, 999, 1000, 1001)
    for i, j := 0, len(s)-1; i < j; i++ {
        j = len(s) - (i + 1)
        s[i], s[j] = s[j], s[i]
    }
}

func main() {
    s := []int{1, 2, 3, 4, 5, 6}
    Assign1(s)
    fmt.Println(s)
    // (1) 输出[1, 2, 3, 4, 5, 6]
    // 因为是值拷贝传递，Assign1里的s和main里的s是不同的两个指针

    array := [5]int{1, 2, 3, 4, 5}
    Reverse0(array)
    fmt.Println(array)
    // (2) 输出[1, 2, 3, 4, 5]
    // 传递时对array进行了一次值拷贝，不会影响原来的array

    s = []int{1, 2, 3}
    Reverse2(s)
    fmt.Println(s)
    // (3) 输出[1, 2, 3]
    // 在没有对s进行append时，len(s)=3，cap(s)=3
    // append之后超过了容量，返回了一个新的slice
    // 相当于只改变了新的slice，旧的slice没影响

    var a []int
    for i := 1; i <= 3; i++ {
        a = append(a, i)
    }
    Reverse2(a)
    fmt.Println(a)
    // (4) 输出[999, 3, 2]
    // 在没有对a进行append时，len(a)=3，cap(a)=4
    // append后没有超过容量，所以元素直接加在了数组上
    // 虽然函数Reverse2里将a的len加1了，但它只是一个值拷贝
    // 不会影响main里的a，所以main里的len(a)=3

    var b []int
    for i := 1; i <= 3; i++ {
        b = append(b, i)
    }
    Reverse3(b)
    fmt.Println(b)
    // (5) 输出[1, 2, 3]
    // 原理同(3)

    c := [3]int{1, 2, 3}
    d := c
    c[0] = 999
    fmt.Println(d)
    // (6) 输出[1, 2, 3]
    // 数组赋值是值拷贝，所以不会影响原来的数组
}

总结

1. 谨记slice的底层结构是指针数组，并且 len 和 cap 是值类型。

2. 使用 cap 观察append后是否分配了新的数组。

3. Go的函数传参都是值拷贝传递。

感谢阅读，欢迎大家指正，留言交流~