Eingehende Analyse des Golang-Slicing: zugrunde liegende Datenstruktur und Implementierung

Analyse des Golang-Slicing-Prinzips: zugrunde liegende Datenstruktur und Implementierung

Einführung:

In Golang ist Slice (Slice) eine sehr häufig verwendete Datenstruktur. Es bietet eine praktische Möglichkeit, aufeinanderfolgende Elementefolgen zu bearbeiten. Das Design und die Implementierung hinter Slicing verbergen viele Details. Bei der Verwendung von Slicing hilft das Verständnis der zugrunde liegenden Datenstruktur und -implementierung, sein Verhalten und seine Leistungsmerkmale besser zu verstehen.

1. Die Definition und Grundkonzepte von Slices

Ein Slice besteht aus einem Zeiger auf das zugrunde liegende Array, der Länge und der Kapazität. Es kann mit der Funktion make() erstellt oder durch Abfangen eines vorhandenen Arrays oder Slice erhalten werden.

Die Länge eines Slice stellt seine tatsächliche Anzahl an Elementen dar, während die Kapazität die maximale Anzahl an Elementen darstellt, die untergebracht werden können. Slices sind dynamisch und können nach Bedarf erweitert werden.

2. Die zugrunde liegende Datenstruktur des Slice

Die zugrunde liegende Datenstruktur des Slice besteht aus drei Teilen: dem Zeiger auf das zugrunde liegende Array, der Länge und der Kapazität. Unter diesen wird der Zeiger auf das zugrunde liegende Array verwendet, um die Startposition des Slice zu lokalisieren, die Länge stellt die Anzahl der tatsächlich im Slice gespeicherten Elemente dar und die Kapazität stellt die maximale Anzahl von Elementen dar, die das Slice aufnehmen kann.

Der Beispielcode lautet wie folgt:

package main

import "fmt"

func main() {
    // 创建一个切片
    s := make([]int, 5, 10)

    // 输出切片的长度、容量和底层数组指针
    fmt.Println("Length:", len(s))
    fmt.Println("Capacity:", cap(s))
    fmt.Println("Pointer to underlying array:", &s[0])
}

Laufendes Ergebnis:

Länge: 5
Kapazität: 10
Zeiger auf zugrunde liegendes Array: 0x10caf1010

Wie Sie sehen können, sind die Länge, die Kapazität und der zugrunde liegende Array-Zeiger des Slice Ausgabe.

3. Slicing-Erweiterungsmechanismus

Wenn während des Slicing-Vorgangs die Anzahl der Elemente im Slice die Kapazität überschreitet, wird der Slice erweitert. Die Slice-Erweiterungsstrategie in Golang besteht darin, um das Zweifache zu erweitern.

Der Prozess der Slice-Erweiterung umfasst die Neuzuweisung von Speicher und das Kopieren von Elementen. Daher kann die häufige Verwendung der append()-Funktion zum Hinzufügen von Elementen zum Slice zu Leistungseinbußen führen. Wenn in der tatsächlichen Entwicklung die maximale Kapazität des Slice geschätzt werden kann, ist es am besten, diese beim Erstellen des Slice anzugeben.

Der Beispielcode lautet wie folgt:

package main

import "fmt"

func main() {
    // 创建切片
    s := make([]int, 5, 10)

    // 输出切片的长度、容量和底层数组指针
    fmt.Println("Length:", len(s))
    fmt.Println("Capacity:", cap(s))
    fmt.Println("Pointer to underlying array:", &s[0])

    // 向切片中添加元素
    for i := 0; i < 6; i++ {
        s = append(s, i)

        // 输出切片的长度、容量和底层数组指针
        fmt.Println("Length:", len(s))
        fmt.Println("Capacity:", cap(s))
        fmt.Println("Pointer to underlying array:", &s[0])
    }
}

Laufergebnis:

Länge: 5
Kapazität: 10
Zeiger auf zugrunde liegendes Array: 0x10caf1010
Länge: 6
Kapazität: 10
Zeiger auf zugrunde liegendes Array: 0x10caf1010

Das kann es Es ist ersichtlich, dass beim Hinzufügen von Elementen zum Slice die Kapazität des Slice dynamisch erweitert wird, die zugrunde liegende Datenstruktur (der Zeiger des zugrunde liegenden Arrays) sich jedoch nicht ändert.

4. Slice-Abfangen und Teilen zugrunde liegender Arrays

Slices können durch Abfangen anderer Slices oder Arrays erhalten werden. Der abgefangene Slice teilt sich das zugrunde liegende Array mit dem ursprünglichen Slice, verfügt jedoch über eine eigene Länge und Kapazität.

Der Beispielcode lautet wie folgt:

package main

import "fmt"

func main() {
    // 创建一个切片
    s1 := []int{1, 2, 3, 4, 5}

    // 截取切片
    s2 := s1[1:3]

    // 输出截取切片的长度、容量和底层数组指针
    fmt.Println("Length:", len(s2))
    fmt.Println("Capacity:", cap(s2))
    fmt.Println("Pointer to underlying array:", &s2[0])
}

Betriebsergebnis:

Länge: 2
Kapazität: 4
Zeiger auf zugrunde liegendes Array: 0x10caf1038

Im obigen Beispiel haben wir Slice s1 abgefangen und s2 erhalten. Wie Sie sehen können, beträgt die Länge von s2 2, die Kapazität 4 und es teilt sich das zugrunde liegende Array, aber die Startposition ist Index 1.

Zusammenfassung:

Durch die obige Analyse können wir die zugrunde liegende Datenstruktur und Implementierung des Golang-Slicing verstehen. Als wichtige Datenstruktur wird Slicing in Golang häufig verwendet. Wenn Sie die zugrunde liegenden Prinzipien und zugehörigen Funktionen verstehen, können Sie Slicing besser verstehen und verwenden und es in der Entwicklung effizienter nutzen.

Referenzen:

• https://tour.golang.org/
• https://go.dev/

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