快速理解Go数组和切片的内部实现原理

很多人对Go语言的 array 和 slice 傻傻分不清楚，今天我们就从底层出发，来聊聊它俩到底有什么区别。

数组

几乎所有计算机语言，数组的实现都是相似的：一段连续的内存，Go语言也一样，Go语言的数组底层实现就是一段连续的内存空间。每个元素有唯一一个索引(或者叫 下标 )来访问。如下图所示，下图是 [5]int{1:10, 2:20} 数组的内部实现逻辑图:

由于内存连续，CPU很容易计算索引(即数组的 下标 )，可以快速迭代数组里的所有元素。 Go语言的数组不同于C语言或者其他语言的数组，C语言的数组变量是指向数组第一个元素的指针；而Go语言的数组是一个值，Go语言中的数组是值类型，一个数组变量就表示着整个数组，意味着Go语言的数组在传递的时候，传递的是原数组的拷贝。你可以理解为Go语言的数组是一种有序的 struct

slice

切片是一个很小的对象，是对数组进行了抽象，并提供相关的操作方法。切片有三个属性字段：长度、容量和指向数组的指针。

上图中， ptr 指的是指向array的pointer， len 是指切片的长度, cap 指的是切片的容量。现在，我想你对数组和切片有了一个本质的认识。

切片有多种声明方式，每种初始化方式对应的逻辑图是怎样的呢？

对于 s := make([]byte, 5) 和 s := []byte{...} 的方式

对于 s = s[2:4] 的方式

对于 nil 的切片即 var s []byte 对应的逻辑图是

在此有一个说明： nil 切片和 空 切片是不太一样的，空切片即 s := make([]byte, 0) 或者 s := []byte{} 出来的切片 空切片的逻辑图为：

空切片指针不为nil，而nil切片指针为nil。但是，不管是空切片还是nil切片，对其调用内置函数 append() 、 len 和 cap 的效果都是一样的，感受不到任何区别。

扩容

slice这种数据结构便于使用和管理数据集合，可以理解为是一种“动态数组”， slice 也是围绕动态数组的概念来构建的。既然是动态数组，那么slice是如何扩容的呢？

请记住以下两条规则：

• 如果切片的容量小于1024个元素，那么扩容的时候slice的cap就翻番，乘以2；一旦元素个数超过1024个元素，增长因子就变成1.25，即每次增加原来容量的四分之一。
• 如果扩容之后，还没有触及原数组的容量，那么，切片中的指针指向的位置，就还是原数组，如果扩容之后，超过了原数组的容量，那么，Go就会开辟一块新的内存，把原来的值拷贝过来，这种情况丝毫不会影响到原数组。

知道了一下规则，请看下面程序,试问输出结果：

import (
    "fmt"
)
func main(){
    array := [4]int{10, 20, 30, 40}
    slice := array[0:2]
    newSlice := append(append(append(slice, 50), 100), 150)
    newSlice[1] += 1
    fmt.Println(slice)
}

输出：

[10 20]

答对了吗？

参考文献: 《Go in action》 https://blog.golang.org/go-slices-usage-and-internals