Golang 切片（Slice）底层源码阅读

数组

说切片前先说下数组。数组的两个特性

• 一段连续内存地址，每个元素都是连续的
• 元素的类型相同，并且元素个数固定

Go 数组是值类型，赋值和函数传参操作都会复制整个数组数据。

arr := [2]int{1,2}
arr2 := arr
fmt.Printf("%p %p",&arr ,&arr2)
//切片
slice1 := []int{1,2}
slice2 := slice1
fmt.Printf("%p %p",slice1 ,slice2)

切片

切片（slice）是对数组一个连续片段的引用，所以切片是一个引用类型.切片是一个长度可变的数组。

Slice 的数据结构定义如下:

runtime/slice.go#L13

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

• array 就是底层数组的地址
• len 切片的长度
• cap 切片的容量

创建切片

src/runtime/slice.go#L83

func makeslice(et *_type, len, cap int) unsafe.Pointer {
    mem, overflow := math.MulUintptr(et.size, uintptr(cap))
    ....
    return mallocgc(mem, et, true)
}

基本逻辑就是根据容量申请一块内存。

切片扩容

扩容是当切片的长度大于容量的时候，底层数组已经装不下时

func growslice(et *_type, old slice, cap int) slice {
    ...
    // 如果新要扩容的容量比原来的容量还要小，直接报panic
    if cap < old.cap {
        panic(errorString("growslice: cap out of range"))
    }
    // 如果当前切片的大小为0，还调用了扩容方法，那么就新生成一个新的容量的切片返回
    // []struct{}
    if et.size == 0 {
        return slice{unsafe.Pointer(&zerobase), old.len, cap}
    }

    newcap := old.cap
    doublecap := newcap + newcap
    //要扩容的容量大于2 *oldcap 新切片容量 = 该容量
    if cap > doublecap {
        newcap = cap
    } else {
    // 旧容量 小于1024，新容量= 旧容量 * 2 也就是扩容1倍
        if old.cap < 1024 {
            newcap = doublecap
        } else {
            // 扩容容量 = 旧容量 +旧容量*１/4
            for 0 < newcap && newcap < cap {
                newcap += newcap / 4
            }
            //溢出之后 新容量=要扩容的容量
            if newcap <= 0 {
                newcap = cap
            }
        }
    }

    var overflow bool
    // 计算新的切片的容量，长度。
    var lenmem, newlenmem, capmem uintptr

    ....

    var p unsafe.Pointer
    if et.ptrdata == 0 {
        p = mallocgc(capmem, nil, false)
        memclrNoHeapPointers(add(p, newlenmem), capmem-newlenmem)
    } else {
        p = mallocgc(capmem, et, true)
        if lenmem > 0 && writeBarrier.enabled {
            bulkBarrierPreWriteSrcOnly(uintptr(p), uintptr(old.array), lenmem-et.size+et.ptrdata)
        }
    }
    //移动到p
    memmove(p, old.array, lenmem)
    //返回slice结构，让slice.array指向p
    return slice{p, old.len, newcap}
}

• 新申请容量cap，如果大于2倍旧容量(oldcap)，要扩容的容量（newcap）=新申请容量cap
• 如果旧容量（oldcap）＜ 1024, 要扩容的容量（newcap）在旧容量（oldcap）基础上扩容1倍，否则则扩容 1/4
• 如果数值溢出，要扩容的容量 = 新申请的容量

    arr := make([]int,1024)
    arr = append(arr,1)
    fmt.Println(len(arr),cap(arr))// 1025,1280
    arr1 := make([]int,10)
    arr1 = append(arr1,1)
    fmt.Println(len(arr1),cap(arr1))//11 20

  注意事项： 切片共享底层数组，所以在切片赋值的时候，修改切片会导致底层数组改变，而产生BUG

  arr := []int{1,2,3,4}
  arr1 := arr[:2] //[1,2]
  arr1 = append(arr1,5)
  fmt.Println(arr[3]) //5 修改了底层数组
  //例子2
  arr3 := []int{1,2,3,4}
  arr4 := arr3[2:]
  arr4 = append(arr4,10)//扩容 不会影响arr3
  fmt.Println(arr3)

切片复制

src/runtime/slice.go#L247

//toPtr 目标地址 toLen目标长度
// width 元素大小
func slicecopy(toPtr unsafe.Pointer, toLen int, fromPtr unsafe.Pointer, fromLen int, width uintptr) int {
    //判断长度
    if fromLen == 0 || toLen == 0 {
        return 0
    }
    n := fromLen
    if toLen < n {
        n = toLen
    }
    //切片大小等于0
    if width == 0 {
        return n
    }

    size := uintptr(n) * width
    //特殊处理 如果只有一个元素并且大小是1byte，那么指针直接转换即可
    if size == 1 {
        *(*byte)(toPtr) = *(*byte)(fromPtr)
    } else {
        //从 fm.array 地址开始，拷贝到 to.array 地址之后
        memmove(toPtr, fromPtr, size)
    }
    return n
}

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