Go语言中Slice常见陷阱与避免方法详解

前言

Go 语言提供了很多方便的数据类型，其中包括 slice。然而，由于 slice 的特殊性质，在使用过程中易犯一些错误，如果不注意，可能导致程序出现意外行为。本文将详细介绍 使用 slice 时易犯的一些错误，帮助读者更好的使用 Go 的 slice，避免犯错误。

slice 作为函数 / 方法的参数进行传递的陷阱

slice 作为参数进行传递，有一些地方需要注意，先说结论：

1、在函数里修改切片元素的值，原切片的值也会被改变；

若想修改新切片的值，而不影响原切片的值，可以对原切片进行深拷贝：

通过 copy(dst, src []Type) int 函数将原切片的元素拷贝到新切片中：此函数在拷贝时，会基于两个切片中，最小长度为基础去拷贝，也就是初始化新切片时，长度必须大于等于原切片的长度。

2、在函数里通过 append 方法，对切片执行追加元素的操作，可能会引起切片扩容，导致内存分配的问题，可能会对程序的性能 造成影响；

为避免切片扩容，导致内存分配，对程序的性能造成影响，在初始化切片时，应该根据使用场景，指定一个合理 cap 参数。

3、在函数里通过 append 函数，对切片执行追加元素的操作，原切片里不存在新元素。

若想实现执行 append 函数之后，原切片也能得到新元素；需将函数的参数类型由 切片类型 改成 切片指针类型。

通过例子来感受一下上面结论的由来：

package main

import "fmt"

func main() {
   s := []int{0, 2, 3}
   fmt.Printf("切片的长度：%d, 切片的容量：%d, 切片的元素：%v\n", len(s), cap(s), s) // 3 3 [0, 2, 3]
   sliceOperation(s)
   fmt.Printf("切片的长度：%d, 切片的容量：%d, 切片的元素：%v\n", len(s), cap(s), s) // 3 3 [1, 2, 3]
}

func sliceOperation(s []int) {
   s[0] = 1
   s = append(s, 4)
   fmt.Printf("切片的长度：%d, 切片的容量：%d, 切片的元素：%v\n", len(s), cap(s), s) // 4 6 [1, 2, 3]
}

首先定义并初始化切片 s，切片里有三个元素；

调用 sliceOperation 函数，将切片作为参数进行传递；

在函数里修改切片的第一个元素的值为 1，然后通过 append 函数插入元素 4，此时函数里的切片 由于容量不够，s 的容量被扩大了，变成 原 cap * 2 = 3 * 2 = 6；

打印结果已注释在代码里，通过打印结果可知：

• 在函数里修改切片的第一个元素的值，原切片元素的值也会改变；
• 在函数里通过 append 函数，向切片追加元素 4，原切片并没有此元素；
• 函数里的切片扩容了，原切片却没有。

由于切片是引用类型，因此在函数修改切片元素的值，原切片的元素值也会改变。

有的人可能会产生以下两个疑问：

1、既然切片是引用类型，为什么通过 append 追加元素，原切片 s 却没有新元素？

2、为什么函数里的切片扩容了，原切片却没有？

在探究这两个问题之前，我们需要了解切片的数据结构：

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

切片包含三个字段：array (指针类型，指向一个数组)、len (切片的长度)、cap (切片的容量)。

知道了切片的数据结构，我们通过图片来直观地看看切片 s：

切片 s 没有被修改之前，在内存中是以上图所描述的形式存在，array 指针变量指向数组 [0, 2, 3]，长度为 3，容量为 3。

在执行 sliceOperation 函数之后，原切片 s 和 sliceOperation 函数里的切片 s 如上图所示。

通过上上图和上图对比可知，底层数组 [0, 2, 3] 的第一个元素的值被修改为 1，然后追加元素 4，此时函数里的切片发生变化，长度 3 → 4，容量 3 → 6 变成原来的两倍，底层数组的长度也由 3 → 6。

由于原切片s的长度为3，array 指针所指向的区域只有 [1, 2, 3]，这也是为什么在函数里新增了 元素 4，在原切片 s 里看不到的原因。

第一个问题解决了，我们来思考第二个问题的原因：

在 Go 中，函数 / 方法的参数传递方式为值传递，main 函数将 s 传递过来，sliceOperation 函数用 s 去接收，此时的s为新的切片，只不过它们所指向的底层数组为同一个，长度和容量也是一样。而扩容操作是在新切片上进行的，因此原切片不受影响。

slice 通过 make 函数初始化，后续操作不当所造成的陷阱

使用 make 函数初始化切片后，如果在后续操作中没有正确处理切片长度，容易造成以下陷阱：

越界访问：如果访问超出切片实际长度的索引，则会导致 index out of range 错误，例如：

func main() {
   s := make([]int, 0, 4)
   s[0] = 1 // panic: runtime error: index out of range [0] with length 0
}

通过 make([]int, 0, 4) 初始化切片，虽说容量为 4，但是长度为 0，如果通过索引去赋值，会发生panic；为避免 panic，可以通过 s := make([]int, 4) 或 s := make([]int, 4, 4) 对切片进行初始化。

切片初始化不当，通过 append 函数追加新元素的位置可能于预料之外

func main() {
   s := make([]int, 4)
   s = append(s, 1)
   fmt.Println(s[0]) // 0

   s2 := make([]int, 0, 4)
   s2 = append(s2, 1)
   fmt.Println(s2[0]) // 1
}

通过打印结果可知，对于切片 s，元素 1 没有被放置在第一个位置，而对于切片 s2，元素 1 被放置在切片的第一个位置。这是因为通过 make([]int, 4) 和 make([]int, 0, 4) 初始化切片，底层所指向的数组的值是不一样的：

• 第一种初始化的方式，切片的长度和容量都为 4，底层所指向的数组长度也是 4，数组的值为 [0, 0, 0, 0]，每个位置的元素被赋值为零值，s = append(s, 1) 执行后，s 切片的值为 [0, 0, 0, 0, 1]；
• 第二种初始化的方式，切片的长度为 0，容量为 4，底层所指向的数组长度为 0，数组的值为 []，s2 = append(s2, 1) 执行后，s2 切片的值为 [1]；
• 通过 append 向切片追加元素，会执行尾插操作。如果我们需要初始化一个空切片，然后从第一个位置开始插入元素，需要避免 make([]int, 4) 这种初始化的方式，否则添加的结果会在预料之外。

性能陷阱

内存泄露

内存泄露是指程序分配内存后不再使用该内存，但未将其释放，导致内存资源被浪费。

切片引用切片场景：如果一个切片有大量的元素，而它只有少部分元素被引用，其他元素存在于内存中，但是没有被使用，则会造成内存泄露。代码示例如下：

  var s []int

  func main() {
     sliceOperation()
     fmt.Println(s)
  }

  func sliceOperation() {
     a := make([]int, 0, 10)
     a = append(a, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10)
     s = a[0:4]
  }

上述代码中，切片 a 的元素有 10 个，而切片 s 是基于 a 创建的，它底层所指向的数组与 a 所指向的数组是同一个，只不过范围为前四个元素，而后六个元素依然存在于内存中，却没有被使用，这样会造成内存泄露。为了避免内存泄露，我们可以对代码进行改造： s = a[0:4] → s = append(s, a[0:4]...)，通过 append 进行元素追加，这样切片 a 底层的数组没有被引用，后面会被 GC。

扩容

扩容陷阱在前面的例子也提到过，通过 append 方法，对切片执行追加元素的操作，可能会引起切片扩容，导致内存分配的问题。

  func main() {
     s := make([]int, 0, 4)
     fmt.Printf("切片的长度：%d, 切片的容量：%d\n", len(s), cap(s)) // 4 4
     s = append(s, 1, 2, 3, 4, 5)
     fmt.Printf("切片的长度：%d, 切片的容量：%d\n", len(s), cap(s)) // 5 8
  }

切片扩容，可能会对程序的性能 造成影响；为避免此情况的发生，应该根据使用场景，估算切片的容量，指定一个合理 cap 参数。

到此这篇关于Go语言中Slice常见陷阱与避免方法详解的文章就介绍到这了,更多相关Go语言Slice内容请搜索以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持！