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Go 切片：用法和内部机制
介绍
Go 的切片类型提供了一种方便且高效的方式来处理类型化数据的序列。切片类似于其他语言中的数组，但具有一些不寻常的特性。本文将介绍什么是切片以及它们的使用方法。
数组
切片类型是在 Go 的数组类型之上构建的抽象，因此要理解切片，我们必须首先理解数组。
数组类型定义指定一个长度和一个元素类型。例如，类型 [4]int 表示一个包含四个整数的数组。数组的大小是固定的；它的长度是其类型的一部分（[4]int 和 [5]int 是不同的、不兼容的类型）。数组可以通过通常的方式进行索引，因此表达式 s[n] 访问第 n 个元素，从零开始。
var a [4]int
a[0] = 1
i := a[0]
// i == 1
数组不需要显式初始化；数组的零值为一个可立即使用的数组，其元素本身为零。
// a[2] == 0, the zero value of the int type
[4]int 的内存表示只是四个按顺序排列的整数值。
Go 的数组是值。数组变量表示整个数组；它不是指向第一个数组元素的指针（如 C 中的情况）。这意味着当您赋值或传递数组值时，您将复制其内容。（为了避免复制，您可以传递指向数组的指针，但那将是指向数组的指针，而不是数组本身。）理解数组的一种方式是将其视为一种结构，但使用索引而不是命名字段：一种固定大小的复合值。
数组字面量可以像这样指定。
b := [2]string{"Penn", "Teller"}
或者，您可以让编译器为您计算数组元素的数量。
b := [...]string{"Penn", "Teller"}
在这两种情况下，b 的类型都是 [2]string。
切片
数组有其用途，但它们有点不灵活，所以您在 Go 代码中不太经常看到它们。而切片则无处不在。它们建立在数组的基础上，提供了强大的功能和便利性。
切片的类型规范为 []T，其中 T 是切片元素的类型。与数组类型不同，切片类型没有指定长度。
切片字面量声明方式与数组字面量相同，只是省略了元素计数。
letters := []string{"a", "b", "c", "d"}
可以使用内置函数 make 创建切片，该函数的签名为：
func make([]T, len, cap) []T
其中 T 代表要创建的切片的元素类型。make 函数接受一个类型、一个长度和一个可选的容量。当调用时，make 会分配一个数组，并返回一个引用该数组的切片。
var s []byte
s = make([]byte, 5, 5)
// s == []byte{0, 0, 0, 0, 0}
当省略容量参数时，它默认为指定的长度。以下是一段更简洁的相同代码版本。
s := make([]byte, 5)
可以使用内置的 len 和 cap 函数检查切片的长度和容量。
len(s) == 5
cap(s) == 5
接下来的两节将讨论长度和容量之间的关系。
切片的零值为 nil。对于 nil 切片，len 和 cap 函数都将返回 0。
切片也可以通过“切片”现有切片或数组来形成。切片是通过指定一个半开范围来完成的，该范围用冒号分隔的两个索引表示。例如，表达式 b[1:4] 创建一个切片，该切片包含 b 的元素 1 到 3（结果切片的索引将为 0 到 2）。
b := []byte{'g', 'o', 'l', 'a', 'n', 'g'}
// b[1:4] == []byte{'o', 'l', 'a'}, sharing the same storage as b
切片表达式中的起始和结束索引是可选的；它们分别默认为零和切片的长度。
// b[:2] == []byte{'g', 'o'}
// b[2:] == []byte{'l', 'a', 'n', 'g'}
// b[:] == b
这也是使用数组创建切片的语法。
x := [3]string{"Лайка", "Белка", "Стрелка"}
s := x[:] // a slice referencing the storage of x
切片内部机制
切片是数组段的描述符。它包含一个指向数组的指针、段的长度以及它的容量（段的最大长度）。
我们之前使用 make([]byte, 5) 创建的变量 s 结构如下。
长度是指切片引用的元素数量。容量是指底层数组中的元素数量（从切片指针引用的元素开始）。在接下来的几个示例中，我们将清楚地说明长度和容量之间的区别。
当我们切片 s 时，请注意切片数据结构的变化及其与底层数组的关系。
s = s[2:4]
切片不会复制切片的数据。它创建了一个新的切片值，该值指向原始数组。这使得切片操作与操作数组索引一样高效。因此，修改元素（而不是切片本身）的重新切片会修改原始切片的元素。
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'}
之前，我们将 s 切片到比其容量更短的长度。我们可以通过再次切片 s 来将 s 扩展到其容量。
s = s[:cap(s)]
切片不能扩展到其容量之外。尝试这样做会导致运行时恐慌，就像索引超出切片或数组的边界一样。类似地，切片不能重新切片到零以下以访问数组中较早的元素。
扩展切片（复制和追加函数）
要增加切片的容量，必须创建一个新的、更大的切片，并将原始切片的内容复制到其中。这种技术是其他语言中动态数组实现的幕后工作方式。接下来的示例通过创建一个新的切片 t、将 s 的内容复制到 t 中，然后将切片值 t 赋值给 s 来使 s 的容量翻倍。
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
此常见操作的循环部分由内置的 copy 函数简化。顾名思义，copy 将数据从源切片复制到目标切片。它返回复制的元素数量。
func copy(dst, src []T) int
copy 函数支持在不同长度的切片之间复制（它只复制最多数量较少的元素）。此外，copy 可以处理共享相同底层数组的源切片和目标切片，正确处理重叠的切片。
使用 copy，我们可以简化上面的代码片段。
t := make([]byte, len(s), (cap(s)+1)*2)
copy(t, s)
s = t
一个常见的操作是将数据追加到切片的末尾。此函数将字节元素追加到字节切片，如有必要，会扩展切片，并返回更新后的切片值。
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
}
可以使用 AppendByte 这样进行。
p := []byte{2, 3, 5}
p = AppendByte(p, 7, 11, 13)
// p == []byte{2, 3, 5, 7, 11, 13}
像 AppendByte 这样的函数很有用，因为它们提供了对切片扩展方式的完全控制。根据程序的特性，可能需要以更小或更大的块分配，或者对重新分配的大小设置上限。
但是大多数程序不需要完全控制，因此 Go 提供了一个内置的 append 函数，它适用于大多数目的；它的签名为
func append(s []T, x ...T) []T
append 函数将元素 x 追加到切片 s 的末尾，并在需要更大容量时扩展切片。
a := make([]int, 1)
// a == []int{0}
a = append(a, 1, 2, 3)
// a == []int{0, 1, 2, 3}
要将一个切片追加到另一个切片，请使用 ... 将第二个参数扩展为参数列表。
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"}
由于切片的零值（nil）类似于零长度的切片，因此您可以声明一个切片变量，然后在循环中向其追加元素。
// Filter returns a new slice holding only
// the elements of s that satisfy fn()
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
}
一个可能的“陷阱”
如前所述，重新切片切片不会复制底层数组。整个数组将保留在内存中，直到不再引用它为止。偶尔，这会导致程序在只使用一小部分数据时将所有数据都保留在内存中。
例如，此 FindDigits 函数将文件加载到内存中，并在其中搜索第一个连续数字组，并将它们作为新切片返回。
var digitRegexp = regexp.MustCompile("[0-9]+")
func FindDigits(filename string) []byte {
b, _ := ioutil.ReadFile(filename)
return digitRegexp.Find(b)
}
此代码按预期工作，但返回的 []byte 指向包含整个文件的数组。由于切片引用了原始数组，只要切片保留，垃圾收集器就无法释放数组；文件中的少量有用字节会将整个内容保留在内存中。
要解决此问题，可以在返回切片之前将有趣的数据复制到新的切片中。
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 构建此函数的更简洁版本。留作读者练习。