Go 切片：用法和本質
引言
Go的切片類型爲處理同類型數據序列提供一個方便而高效的方式。 切片有些類似於其他語言中的數組，但是有一些不同尋常的特性。 本文將深入切片的本質，並講解它的用法。
數組
Go的切片是在數組之上的抽象數據類型，因此在瞭解切片之前必須要先理解數組。
數組類型定義了長度和元素類型。例如， [4]int 類型表示一個四個整數的數組。 數組的長度是固定的，長度是數組類型的一部分（ [4]int 和 [5]int 是完全不同的類型）。
數組可以以常規的索引方式訪問，表達式 s[n] 訪問數組的第 n 個元素。
var a [4]int a[0] = 1 i := a[0] // i == 1
數組不需要顯式的初始化；數組的零值是可以直接使用的，數組元素會自動初始化爲其對應類型的零值：
// a[2] == 0, int 類型的零值
類型 [4]int 對應內存中四個連續的整數：
Go的數組是值語義。一個數組變量表示整個數組，它不是指向第一個元素的指針（不像 C 語言的數組）。 當一個數組變量被賦值或者被傳遞的時候，實際上會複製整個數組。 （爲了避免複製數組，你可以傳遞一個指向數組的指針，但是數組指針並不是數組。） 可以將數組看作一個特殊的struct，結構的字段名對應數組的索引，同時成員的數目固定。
數組的字面值像這樣：
b := [2]string{"Penn", "Teller"}
當然，也可以讓編譯器統計數組字面值中元素的數目：
b := [...]string{"Penn", "Teller"}
這兩種寫法， b 都是對應 [2]string 類型。
切片
數組雖然有適用它們的地方，但是數組不夠靈活，因此在Go代碼中數組使用的並不多。 但是，切片則使用得相當廣泛。切片基於數組構建，但是提供更強的功能和便利。
切片類型的寫法是 []T ， T 是切片元素的類型。和數組不同的是，切片類型並沒有給定固定的長度。
切片的字面值和數組字面值很像，不過切片沒有指定元素個數：
letters := []string{"a", "b", "c", "d"}
切片可以使用內置函數 make 創建，函數簽名爲：
func make([]T, len, cap) []T
其中T代表被創建的切片元素的類型。函數 make 接受一個類型、一個長度和一個可選的容量參數。 調用 make 時，內部會分配一個數組，然後返回數組對應的切片。
var s []byte
s = make([]byte, 5, 5)
// s == []byte{0, 0, 0, 0, 0}
當容量參數被忽略時，它默認爲指定的長度。下面是簡潔的寫法：
s := make([]byte, 5)
可以使用內置函數 len 和 cap 獲取切片的長度和容量信息。
len(s) == 5 cap(s) == 5
接下來的兩個小節將討論長度和容量之間的關係。
切片的零值爲 nil 。對於切片的零值， len 和 cap 都將返回0。
切片也可以基於現有的切片或數組生成。切分的範圍由兩個由冒號分割的索引對應的半開區間指定。 例如，表達式 b[1:4]創建的切片引用數組 b 的第1到3個元素空間（對應切片的索引爲0到2）。
b := []byte{'g', 'o', 'l', 'a', 'n', 'g'}
// b[1:4] == []byte{'o', 'l', 'a'}, sharing the same storage as b
切片的開始和結束的索引都是可選的；它們分別默認爲零和數組的長度。
// b[:2] == []byte{'g', 'o'}
// b[2:] == []byte{'l', 'a', 'n', 'g'}
// b[:] == b
下面語法也是基於數組創建一個切片：
x := [3]string{"Лайка", "Белка", "Стрелка"}
s := x[:] // a slice referencing the storage of x
切片的內幕
一個切片是一個數組片段的描述。它包含了指向數組的指針，片段的長度， 和容量（片段的最大長度）。
前面使用 make([]byte, 5) 創建的切片變量 s 的結構如下：
長度是切片引用的元素數目。容量是底層數組的元素數目（從切片指針開始）。 關於長度和容量和區域將在下一個例子說明。
我們繼續對 s 進行切片，觀察切片的數據結構和它引用的底層數組：
s = s[2:4]
切片操作並不複製切片指向的元素。它創建一個新的切片並複用原來切片的底層數組。 這使得切片操作和數組索引一樣高效。因此，通過一個新切片修改元素會影響到原始切片的對應元素。
d := []byte{'r', 'o', 'a', 'd'}
e := d[2:]
// e == []byte{'a', 'd'}
e[1] = 'm'
// e == []byte{'a', 'm'}
// d == []byte{'r', 'o', 'a', 'm'}
前面創建的切片 s 長度小於它的容量。我們可以增長切片的長度爲它的容量：
s = s[:cap(s)]
切片增長不能超出其容量。增長超出切片容量將會導致運行時異常，就像切片或數組的索引超 出範圍引起異常一樣。同樣，不能使用小於零的索引去訪問切片之前的元素。
切片的生長（copy and append 函數）
要增加切片的容量必須創建一個新的、更大容量的切片，然後將原有切片的內容複製到新的切片。 整個技術是一些支持動態數組語言的常見實現。下面的例子將切片 s 容量翻倍，先創建一個2倍 容量的新切片 t ，複製 s 的元素到 t ，然後將 t賦值給 s ：
t := make([]byte, len(s), (cap(s)+1)*2) // +1 in case cap(s) == 0
for i := range s {
t[i] = s[i]
}
s = t
循環中複製的操作可以由 copy 內置函數替代。copy 函數將源切片的元素複製到目的切片。 它返回複製元素的數目。
func copy(dst, src []T) int
copy 函數支持不同長度的切片之間的複製（它只複製較短切片的長度個元素）。 此外， copy 函數可以正確處理源和目的切片有重疊的情況。
使用 copy 函數，我們可以簡化上面的代碼片段：
t := make([]byte, len(s), (cap(s)+1)*2) copy(t, s) s = t
一個常見的操作是將數據追加到切片的尾部。下面的函數將元素追加到切片尾部， 必要的話會增加切片的容量，最後返回更新的切片：
func AppendByte(slice []byte, data ...byte) []byte {
m := len(slice)
n := m + len(data)
if n > cap(slice) { // if necessary, reallocate
// allocate double what's needed, for future growth.
newSlice := make([]byte, (n+1)*2)
copy(newSlice, slice)
slice = newSlice
}
slice = slice[0:n]
copy(slice[m:n], data)
return slice
}
下面是 AppendByte 的一種用法：
p := []byte{2, 3, 5}
p = AppendByte(p, 7, 11, 13)
// p == []byte{2, 3, 5, 7, 11, 13}
類似 AppendByte 的函數比較實用，因爲它提供了切片容量增長的完全控制。 根據程序的特點，可能希望分配較小的活較大的塊，或則是超過某個大小再分配。
但大多數程序不需要完全的控制，因此Go提供了一個內置函數 append ， 用於大多數場合；它的函數簽名：
func append(s []T, x ...T) []T
append 函數將 x 追加到切片 s 的末尾，並且在必要的時候增加容量。
a := make([]int, 1)
// a == []int{0}
a = append(a, 1, 2, 3)
// a == []int{0, 1, 2, 3}
如果是要將一個切片追加到另一個切片尾部，需要使用 ... 語法將第2個參數展開爲參數列表。
a := []string{"John", "Paul"}
b := []string{"George", "Ringo", "Pete"}
a = append(a, b...) // equivalent to "append(a, b[0], b[1], b[2])"
// a == []string{"John", "Paul", "George", "Ringo", "Pete"}
由於切片的零值 nil 用起來就像一個長度爲零的切片，我們可以聲明一個切片變量然後在循環 中向它追加數據：
// Filter returns a new slice holding only
// the elements of s that satisfy f()
func Filter(s []int, fn func(int) bool) []int {
var p []int // == nil
for _, v := range s {
if fn(v) {
p = append(p, v)
}
}
return p
}
可能的“陷阱”
正如前面所說，切片操作並不會複製底層的數組。整個數組將被保存在內存中，直到它不再被引用。 有時候可能會因爲一個小的內存引用導致保存所有的數據。
例如， FindDigits 函數加載整個文件到內存，然後搜索第一個連續的數字，最後結果以切片方式返回。
var digitRegexp = regexp.MustCompile("[0-9]+")
func FindDigits(filename string) []byte {
b, _ := ioutil.ReadFile(filename)
return digitRegexp.Find(b)
}
這段代碼的行爲和描述類似，返回的 []byte 指向保存整個文件的數組。因爲切片引用了原始的數組， 導致 GC 不能釋放數組的空間；只用到少數幾個字節卻導致整個文件的內容都一直保存在內存裏。
要修復整個問題，可以將感興趣的數據複製到一個新的切片中：
func CopyDigits(filename string) []byte {
b, _ := ioutil.ReadFile(filename)
b = digitRegexp.Find(b)
c := make([]byte, len(b))
copy(c, b)
return c
}
可以使用 append 實現一個更簡潔的版本。