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： ```go 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