聊聊 Go 的 slice
date
Nov 20, 2022
slug
slice
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Go
summary
通过源码分析slice
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查看slice的源码
查看go的版本
切换到我们的go安装路径，输入
得到输出
我们直接进
slice.go 这个文件看下算上注释也就300行不到的代码，短小精悍，看看定义和函数列表
结构体定义
slice是在底层的数组上面包了一层，array是指向底层数组的指针，底层数组是真正存储值的地方。而len和cap和分别表示数组当前长度和数组的容量，slice根据它们的大小关系来进行扩容。
slice的初始化
我们初始化一个slice，可以有两种方法，分别是：
对于slice来说，make的第一个参数指定存储类型，这里是
int，第二个是size，可选为0，第三个是cap，指定容量我们一般推荐使用第二种方式，指定好cap，避免扩容带来的开销，而size我们一般指定为0，表示不存储任何元素。
如果我们指定了size，那么会在生成size个默认值在slice中，比如说int类型的默认值就是0。请看下面的打印结果
用
make([]int, size) 方式初始化，很容易忘记我们已经存储了若干个值了。除非我们真的需要这样的slice，不然还是用第二种初始化方式比较好。下面我们看看初始化的源码：
外部的逻辑是检查我们开的容量会不会溢出，如果溢出就抛出panic，否则的话调用
mallocgc 进行初始化，mallocgc的源码涉及到一些go内存分配的知识，这里就不展开了，感兴趣可以自己看看。slice的扩容机制
step 1. 步长
当我们len超过cap的时候就会触发扩容，实际调用的函数是
growslice，我们来看看go是怎么实现的变量 | 含义 |
cap | 期望容量 |
old.cap | 当前容量 |
doublecap | 当前容量的两倍 |
newcap | 最终容量 |
决策逻辑：
- 如果期望容量超过当前容量的两倍，直接设置为期望容量，否则
- 如果当前容量的值小于1024，直接翻倍，否则
- 如果newcap < cap，不断以1.25倍的速度增长
对于1.25倍扩增速度，go的1.18.1版本作出了优化
这里的区别就是
newcap += (newcap + 3*threshold) / 4 ，注释上说相比于旧版本，这里增长速度更加smooth，具体效果可以用python画图模拟一下，这里就不展开了。
下面我们来看一段代码，看看结果是不是和我们上面分析得一样
但是输出结果是
5 6，cap被设置成了6，这是为什么呢？原因是go还会进行内存对齐step 2. 内存对齐
et.size指的是存储元素类型的大小，这里int类型字节是8，使用下面的函数判断通过
先不看代码，我们分析一下怎么内存对齐：
我们的slice现在存储了5个元素，int类型8个字节，则新的存储容量大小
newcap = 5 * 8 = 40，但是为了更好的内存分配减少碎片，go使用了和c一样的内存对齐策略，使用roundupsize 向上调整大小，这里调整成了48，那么最终的cap = 48 / 8 = 6，所以在上面的例子cap被设置为了6为什么被调整到48呢？
原因是Go语言的内存管理通常把这些内存块都预先申请好，并且被分为常用的规格，比如8，16， 32， 48， 64等，当我们申请40 bytes的时候，会申请一个足够大的内存块给我们，这就返回的是48 bytes
至于怎么设置的呢，这里有两个很巧妙的函数
Ctz64 和 roundupsize然后我们再看这一块代码
首先我们通过
Ctz64(et.size) 得到shift的值，int类型是8个字节，则8的二进制末尾有3个0，我们得到shift=3然后
newcap<<shift 就是 5 << 3 得到40经过
roundupsize，得到capmem = 48最终再还原回来
newcap = int(48 >> 3) = 6这样就能内存对齐啦
总结
slice的扩容步骤有两步
- 调整期望容量
- 如果期望容量是当前容量的两倍，直接更新，否则
- 如果小于1024，直接翻倍当前容量，否则
- 当前容量按照1.25的速度增长，直到超过期望容量
- 进行内存对齐，向上调整到最接近的2的n次幂
slice的拷贝
切片拷贝的方法是slicecopy，我们看看是怎么做的：
执行看看效果
slice遍历的坑
但是我们拷贝有一个需要注意的地方：
输出：
可以看到，我们用range去遍历切片的时候，拿到的value其实是切片里面的值拷贝，所以每次Value的地址都不变。因此我们需要用
&slice[index]才能拿到真实的地址
如果不注意到这点的话，会带来什么问题呢？当我们拷贝的时候可能就会踩坑了：
输出：
可以发现，每次append到to里面的地址都是创建的临时变量value，而value最后的值是40，所以导致最后输出值都是40，且指向的地址就是value的地址。
要避免这个坑，我们要记住for遍历的时候会创建临时变量，避免直接对临时变量操作。
一些问题
- 为什么1024之后的扩展速度变为1.25倍呢？
因为内存空间很宝贵，底层的数组是在内存中连续的空间，申请这样大规模连续的空间是很昂贵的，1024之后我们用1.25的速度扩展已经足够大了，这样相比于翻倍扩展能解决更多的空间
- 为什么要内存对齐？
因为内存管理会预先申请内存后再进行分配，预先申请的大小都是常用的规格，比如说8，16，32，48，64等，因此我们需要进行内存对齐来返回一个足够大的内存块使用。这样避免任意大小的内存块产生内存碎片，影响空间申请和整理。
总结
简单介绍了一下slice的代码，短小精悍，主要有初始化、扩容、拷贝三种操作。
日常使用的时候，我们最好指定cap的上限，避免扩容带来的开销。同时避免切片遍历的坑。