Go语言中切片指针的预分配与填充：惯用方法解析

本文深入探讨了在go语言中如何以惯用的方式预分配和填充包含指针的切片。通过分析`make`函数对切片长度和容量的影响，以及`append`操作的行为，文章指出了常见的误区。我们提供了两种主要的解决方案：一是通过直接索引来填充已预设长度的切片，二是利用`make`函数预设容量并结合`append`操作来高效构建切片。

在Go语言中，切片（slice）是构建动态数组的强大工具。然而，当涉及到预分配并填充包含指针的切片时，如果不理解make函数和append操作的底层机制，可能会导致非预期的结果。本文将详细阐述Go语言中预分配和填充切片的惯用方法。

理解make与append的行为

在Go中，make函数用于创建切片、映射或通道。对于切片，它有以下两种常用形式：

1. make([]Type, length): 创建一个长度为length的切片，其所有元素都会被初始化为Type的零值。对于指针类型*Type，零值是nil。切片的容量（capacity）默认与长度相等。
2. make([]Type, length, capacity): 创建一个长度为length，容量为capacity的切片。同样，所有元素会被初始化为Type的零值。

append函数用于向切片追加元素。它总是将新元素添加到切片的末尾，并返回一个新的切片（如果底层数组需要重新分配）。append操作会增加切片的长度，但不会改变已存在元素的索引或值。

常见误区示例

考虑以下代码，尝试预分配一个包含5个*UselessStruct指针的切片，然后使用append填充：

立即学习“go语言免费学习笔记（深入）”；

package main

import "fmt"

type UselessStruct struct {
    a int
    b int
}

func main() {
    mySlice := make([]*UselessStruct, 5) // 长度为5，元素为5个nil指针
    for i := 0; i != 5; i++ {
        mySlice = append(mySlice, &UselessStruct{}) // 追加新元素
    }

    fmt.Println(mySlice)
}

这段代码的输出是：[<nil> <nil> <nil> <nil> <nil> 0xc0... 0xc0... 0xc0... 0xc0... 0xc0...]。 可以看到，前5个元素仍然是nil，append操作并没有替换这些nil值，而是将新的UselessStruct指针追加到了切片的末尾，导致切片的长度变成了10。

如果切片存储的是结构体值而非指针，情况类似：

package main

import "fmt"

type UselessStruct struct {
    a int
    b int
}

func main() {
    mySlice := make([]UselessStruct, 5) // 长度为5，元素为5个零值UselessStruct
    for i := 0; i != 5; i++ {
        mySlice = append(mySlice, UselessStruct{}) // 追加新元素
    }

    fmt.Println(mySlice)
}

输出将是：[{0 0} {0 0} {0 0} {0 0} {0 0} {0 0} {0 0} {0 0} {0 0} {0 0}]。 同样，前5个元素是零值结构体，后续追加的才是新的结构体。

这表明，当使用make([]Type, length)创建一个具有非零长度的切片时，切片已经包含了length个元素（零值）。append操作只会在此基础上增加新元素，而不会覆盖已存在的元素。

惯用解决方案

Go语言提供了两种惯用的方法来正确地预分配和填充切片，具体取决于你的需求：

法语写作助手

法语助手旗下的AI智能写作平台，支持语法、拼写自动纠错，一键改写、润色你的法语作文。

31

查看详情

方案一：直接索引填充（适用于已知固定长度）

当你事先知道切片的最终长度，并且希望填充所有元素时，最直接和惯用的方法是使用make([]Type, length)创建切片，然后通过索引直接为每个位置赋值。

package main

import "fmt"

type UselessStruct struct {
    a int
    b int
}

func main() {
    const size = 5
    mySlice := make([]*UselessStruct, size) // 创建一个长度为5的切片，元素为nil指针

    // 通过索引直接填充每个位置
    for i := range mySlice {
        mySlice[i] = new(UselessStruct) // 为每个位置分配并赋值一个新的UselessStruct指针
        // 或者使用 &UselessStruct{} 也可以
        // mySlice[i] = &UselessStruct{}
    }

    fmt.Println(mySlice)
    // 预期输出：[0xc0... 0xc0... 0xc0... 0xc0... 0xc0...] (5个不同的指针)
}

在这个例子中：

• make([]*UselessStruct, size)创建了一个长度为size的切片，其中包含size个nil指针。
• for i := range mySlice遍历切片的索引。
• mySlice[i] = new(UselessStruct)在每个索引位置上创建了一个新的UselessStruct实例，并将其地址赋值给mySlice[i]。new(UselessStruct)和&UselessStruct{}都用于创建结构体实例的指针，它们在大多数情况下是等效的。

这种方法简洁明了，直接表达了“我需要一个固定大小的切片，并用特定值填充它”的意图。

方案二：预设容量与append结合（适用于动态增长但需优化性能）

当你需要动态地向切片添加元素，但又希望通过预分配内存来避免频繁的底层数组重新分配（这会带来性能开销）时，可以使用make([]Type, 0, capacity)来创建切片。这会创建一个长度为0但预留了capacity空间（底层数组）的切片。

package main

import "fmt"

type UselessStruct struct {
    a int
    b int
}

func main() {
    const capacity = 5
    // 创建一个长度为0，但容量为5的切片
    mySlice := make([]*UselessStruct, 0, capacity)

    // 使用append追加元素
    for i := 0; i < capacity; i++ {
        mySlice = append(mySlice, &UselessStruct{}) // 追加新的UselessStruct指针
    }

    fmt.Println(mySlice)
    // 预期输出：[0xc0... 0xc0... 0xc0... 0xc0... 0xc0...] (5个不同的指针)
}

在这个例子中：

• make([]*UselessStruct, 0, capacity)创建了一个空切片，但底层数组已分配了容纳capacity个元素的空间。
• append操作会将新元素添加到切片的末尾。由于切片有足够的容量，前capacity次append操作不会导致底层数组的重新分配，从而提高了效率。
• 每次append都会增加切片的长度。

这种方法适用于你不知道最终长度，但可以预估一个大致容量的场景，以优化性能。

总结与注意事项

• make([]Type, length)：创建一个包含length个零值元素的切片。如果你想填充所有这些元素，应该使用索引mySlice[i] = value来赋值。
• make([]Type, 0, capacity)：创建一个空切片，但预留了capacity的内存空间。如果你打算通过append动态添加元素，并希望优化性能，这是首选方式。
• append操作：append总是将元素添加到切片的末尾，并增加切片的长度。它不会覆盖或替换切片中已存在的元素。
• 指针类型与值类型：无论是切片指针还是切片值，上述原则都适用。对于指针切片，你通常会分配新的对象并获取其地址（如new(Type)或&Type{}）；对于值切片，你直接提供值即可。

理解这些基本概念是编写高效、惯用Go代码的关键。选择哪种方法取决于你的具体需求：如果长度固定且已知，直接索引填充更简洁；如果长度动态且需要性能优化，预设容量并结合append是更好的选择。

以上就是Go语言中切片指针的预分配与填充：惯用方法解析的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！