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Go 语言构建递归结构体：使用切片实现树形结构

霞舞

发布： 2025-09-01 18:52:01

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Go 语言构建递归结构体：使用切片实现树形结构

在 Go 语言中，使用结构体和切片构建树形结构是一种常见的需求。然而，由于结构体的复制特性和切片的动态扩容机制，直接使用指针可能会导致一些意想不到的问题。本文将深入探讨这些问题，并提供一种安全可靠的解决方案。 ### 结构体的值复制与指针失效在 Go 语言中，结构体是值类型，这意味着在赋值或传递时，会进行完整的内存拷贝。当我们在 `SubElement` 函数中使用 `append` 向父节点的 `children` 切片添加子节点时，实际上添加的是子节点的副本，而非原始的子节点。 ```go package main import "fmt" type Element struct { parent *Element children []Element tag string } func SubElement(parent *Element, tag string) Element { el := Element{} el.parent = parent el.tag = tag parent.children = append(parent.children, el) // 添加的是 el 的副本 return el } func (el Element) String() string { s := "<" + el.tag + ">" for _, child := range el.children { s += child.String() } s += "</" + el.tag + ">" return s } func main() { root := Element{} root.tag = "root" a := SubElement(&root, "a") b := SubElement(&a, "b") SubElement(&b, "c") fmt.Println(root) fmt.Println(a) }

这种复制行为导致了两个问题：

修改子节点副本不会影响原始子节点。 在上面的例子中，a 变量实际上是 root.children[0] 的一个副本。对 a 的修改不会反映到 root.children[0] 上。
存储指向切片元素的指针可能失效。 当切片容量不足时，append 操作可能会导致切片重新分配内存，并将原有元素复制到新的内存空间。这意味着之前存储的指向切片元素的指针会指向无效的内存地址，导致程序崩溃或产生未定义的行为。

安全的树形结构实现：放弃父节点指针

为了避免上述问题，一种安全的做法是放弃在 Element 结构体中存储父节点指针。虽然这可能会增加一些代码的复杂性，但可以确保树形结构的稳定性和可靠性。

package main

import "fmt"

type Element struct {
    children []Element
    tag      string
}

func (parent *Element) SubElement(tag string) {
    parent.children = append(parent.children, Element{tag: tag})
}

func (el Element) String() string {
    s := "<" + el.tag + ">"
    for _, child := range el.children {
        s += child.String()
    }
    s += "</" + el.tag + ">"
    return s
}

func main() {
    tree := Element{tag: "head"}
    tree.SubElement("tier-1")
    tree.children[0].SubElement("tier-2")
    tree.children[0].SubElement("tier-2")
    tree.SubElement("tier-1")
    tree.children[1].SubElement("tier-2")
    fmt.Println(tree)
}

登录后复制

在这个修改后的版本中，Element 结构体不再包含 parent 字段。SubElement 方法直接修改父节点的 children 切片，避免了结构体复制带来的问题。