詳解Go語(yǔ)言Slice作為函數(shù)參數(shù)的使用

前言

首先要明確Go語(yǔ)言中實(shí)質(zhì)只有值傳遞，引用傳遞和指針傳遞是相對(duì)于參數(shù)類型來(lái)說(shuō)。

個(gè)人認(rèn)為上訴的結(jié)論不對(duì)，把引用類型看做對(duì)指針的封裝，一般封裝為結(jié)構(gòu)體，結(jié)構(gòu)體是值類型，所以感覺(jué)都是值傳遞。不然我感覺(jué)其它語(yǔ)言實(shí)質(zhì)不也都是值傳遞？不過(guò)我剛學(xué)Go，可能還沒(méi)完全弄懂，這個(gè)有問(wèn)題可以互相討論下。

Go語(yǔ)言中的值類型：int、float、bool、array、sturct等，聲明一個(gè)值類型變量時(shí)，編譯器會(huì)在棧中分配一個(gè)空間，空間里存儲(chǔ)的就是該變量的值。

Go語(yǔ)言中的引用類型：slice，map，channel，interface，func，string等，聲明一個(gè)引用類型的變量，編譯器會(huì)把實(shí)例的內(nèi)存分配在堆上。

string和其他語(yǔ)言一樣，是引用類型，string的底層實(shí)現(xiàn)struct String { byte* str; intgo len; }; 但是因?yàn)閟tring不允許修改，每次操作string只能生成新的對(duì)象，所以在看起來(lái)使用時(shí)像值類型。

其實(shí)引用類型可以看作對(duì)指針的封裝。

Slice切片在Go語(yǔ)言中實(shí)質(zhì)是一種結(jié)構(gòu)體類型，源碼中定義如下：

源碼位置：src/runtime/slice.go

type slice struct {
 array unsafe.Pointer
 len   int
 cap   int
}

從定義中我們可以知道slice是一種值類型，array是底層數(shù)組指針，它指向底層分配的數(shù)組；len是底層數(shù)組的元素個(gè)數(shù)；cap是底層數(shù)組的容量，超過(guò)容量會(huì)擴(kuò)容。

問(wèn)題與解析

典型問(wèn)題

有了上面知識(shí)的鋪墊，下面我們來(lái)看下把slice作為函數(shù)參數(shù)傳遞的典型問(wèn)題：

package main

import "fmt"

func main() {
 tmp := make([]int, 0)
    fmt.Printf("%p\n", tmp)
 fmt.Printf("%v %d %d %p\n", tmp, len(tmp), cap(tmp), tmp)
 change(tmp)
 fmt.Printf("%v %d %d %p\n", tmp, len(tmp), cap(tmp), tmp)
}

func change(tmp []int) {
    fmt.Printf("%p\n", tmp)
 tmp = append(tmp, 6)
    fmt.Printf("%v %d %d %p\n", tmp, len(tmp), cap(tmp), tmp)
}
//運(yùn)行結(jié)果
//0xc000004078
//[] 0 0 0x59cde0
//0xc0000040c0
//[6] 1 1 0xc000014098
//[] 0 0 0x59cde0

這是一個(gè)典型問(wèn)題，你所有疑問(wèn)的基本這種類型的問(wèn)題。

疑問(wèn)點(diǎn)：slice不是引用類型嗎？把它做參數(shù)傳遞時(shí)實(shí)參應(yīng)該同步修改啊，為什么main函數(shù)中的tmp沒(méi)變？

解析：

從之前講的知識(shí)中我們已經(jīng)知道slice實(shí)質(zhì)是一個(gè)結(jié)構(gòu)體，其作為參數(shù)傳遞時(shí)形參實(shí)質(zhì)復(fù)制了實(shí)參整個(gè)結(jié)構(gòu)體的內(nèi)容，其實(shí)就是值傳遞。

形參分配有一份內(nèi)存空間，存放和實(shí)參相同的內(nèi)容，從運(yùn)行結(jié)果可以看出形參的內(nèi)存地址和實(shí)參是不同的。

因?yàn)樾螀⒅械讓訑?shù)組指針和實(shí)參相同，所以當(dāng)做修改操作時(shí)會(huì)同步修改到實(shí)參中，但是當(dāng)使用append函數(shù)添加元素時(shí)，append函數(shù)返回的slice會(huì)覆蓋修改到形參的內(nèi)存空間中，和實(shí)參無(wú)關(guān)，所以在main函數(shù)中實(shí)參不變?？梢栽谏厦娲a中看到函數(shù)中形參已變但實(shí)參未變。

有同學(xué)看到上面解析之后可能還會(huì)有一些疑問(wèn)，比如：

append函數(shù)有擴(kuò)容機(jī)制，當(dāng)函數(shù)內(nèi)使用append未擴(kuò)容時(shí)，是不是就可以同步增加元素到實(shí)參中？
為什么傳指針就可以和實(shí)參完全同步，指針不也和引用類似嗎？
函數(shù)中使用append時(shí)，如果擴(kuò)容，其中形參內(nèi)存空間中底層數(shù)組的地址會(huì)被覆蓋修改為新的擴(kuò)容后的底層數(shù)組地址，而實(shí)參無(wú)變化。上面的代碼就是如此。

其它疑問(wèn)1

package main

import "fmt"

func main() {
 tmp := make([]int, 0, 5)
 tmp = append(tmp, 1, 2, 3)
 fmt.Printf("%v %d %d %p\n", tmp, len(tmp), cap(tmp), tmp)
 change(tmp)
 fmt.Printf("%v %d %d %p\n", tmp, len(tmp), cap(tmp), tmp)
}

func change(tmp []int) {
 tmp = append(tmp, 4)
 fmt.Printf("%v %d %d %p\n", tmp, len(tmp), cap(tmp), tmp)
}
//[1 2 3] 3 5 0xc00000c300
//[1 2 3 4] 4 5 0xc00000c300
//[1 2 3] 3 5 0xc00000c300

疑問(wèn)點(diǎn)：從代碼中可以看出函數(shù)中使用append時(shí)是沒(méi)有擴(kuò)容的，因?yàn)樾螀⒅械讓訑?shù)組地址和實(shí)參是一致的，那為什么實(shí)參中沒(méi)有增加元素？

解析：

其實(shí)實(shí)參中tmp[3]已經(jīng)變?yōu)?，但是實(shí)參和形參內(nèi)存空間中l(wèi)en和cap是獨(dú)立的，形參中l(wèi)en修改為了4但實(shí)參中l(wèi)en仍然為3，所以實(shí)參中未增加元素。

關(guān)于tmp[3]已經(jīng)變?yōu)?可以從如下代碼中反映出來(lái)：

package main

import "fmt"

func main() {
 tmp := make([]int, 0, 5)
 tmp = append(tmp, 1, 2, 3, 4, 5)
 fmt.Printf("%v %d %d %p\n", tmp, len(tmp), cap(tmp), tmp)
 change(tmp[:3])
 fmt.Printf("%v %d %d %p\n", tmp, len(tmp), cap(tmp), tmp)
}

func change(tmp []int) {
 tmp = append(tmp, 6)
 fmt.Printf("%v %d %d %p\n", tmp, len(tmp), cap(tmp), tmp)
}
//[1 2 3 4 5] 5 5 0xc00000c300
//[1 2 3 6] 4 5 0xc00000c300
//[1 2 3 6 5] 5 5 0xc00000c300

可以看出實(shí)參中4已經(jīng)變?yōu)?

或者從如下代碼中更為直接的看出：

package main

import (
 "fmt"
 "unsafe"
)

func main() {
 tmp := make([]int, 0, 5)
 tmp = append(tmp, 1, 2, 3)
 fmt.Printf("%v %d %d %p\n", tmp, len(tmp), cap(tmp), tmp)
 change(tmp)
 p := unsafe.Pointer(tmp[2])
 q := uintptr(p) + 8
 t := (*int)(unsafe.Pointer(q))
 fmt.Println(*t)
 fmt.Printf("%v %d %d %p\n", tmp, len(tmp), cap(tmp), tmp)
}

func change(tmp []int) {
 tmp = append(tmp, 4)
 fmt.Printf("%v %d %d %p\n", tmp, len(tmp), cap(tmp), tmp)
}
//[1 2 3] 3 5 0xc00000c300
//[1 2 3 4] 4 5 0xc00000c300
//4
//[1 2 3] 3 5 0xc00000c300

用實(shí)參tmp[2]的地址往后移一個(gè)元素地址長(zhǎng)度，得到tmp[3]的地址輸出，可以看到變?yōu)榱?。

其它疑問(wèn)2

package main

import "fmt"

func main() {
 tmp := make([]int, 0, 5)
 tmp = append(tmp, 1, 2, 3)
 fmt.Printf("%p\n", tmp)
 fmt.Printf("%v %d %d %p\n", tmp, len(tmp), cap(tmp), tmp)
 change(tmp)
 fmt.Printf("%v %d %d %p\n", tmp, len(tmp), cap(tmp), tmp)
}

func change(tmp *[]int) {
 *tmp = append(*tmp, 4)
 fmt.Printf("%p\n", tmp)
 fmt.Printf("%v %d %d %p\n", *tmp, len(*tmp), cap(*tmp), *tmp)
}
//0xc000004078
//[] 0 0 0xffdde0
//0xc000004078
//[1] 1 1 0xc000014098
//[1] 1 1 0xc000014098

疑問(wèn)點(diǎn)：為什么指針可以同步修改到實(shí)參，*tmp = append(*tmp, 4)這不也是覆蓋修改到形參嗎？

解析：

首先明確傳指針時(shí)傳的是slice的地址，形參是地址而非一份和實(shí)參相同內(nèi)容的內(nèi)存空間，這點(diǎn)從代碼中打印的0xc000004078地址可以看出。所以*tmp = append(*tmp, 4)這段代碼覆蓋修改的是0xc000004078這個(gè)地址指向的slice，即主函數(shù)中的tmp切片，這點(diǎn)從代碼中主函數(shù)中切片tmp的底層數(shù)組地址從0xffdde0變?yōu)?xc000014098可以看出。

結(jié)論

當(dāng)傳指針時(shí)，對(duì)函數(shù)中slice的任何修改其實(shí)都是對(duì)主函數(shù)中slice的修改；當(dāng)傳引用，即slice本身時(shí)，對(duì)函數(shù)中slice使用append時(shí)的修改實(shí)際是對(duì)形參新分配內(nèi)存空間的修改而實(shí)參不變，但當(dāng)直接修改slice中值時(shí)能同步修改到實(shí)參中。

參考鏈接

go中值傳遞、引用傳遞、指針傳遞的區(qū)別 - .追風(fēng)逐月 - 博客園

GO語(yǔ)言slice詳解（結(jié)合源碼） - 就是那片海 - 博客園 (cnblogs.com)

Go語(yǔ)言中slice作為參數(shù)傳遞時(shí)遇到的一些“坑” - ExplorerMan - 博客園 (cnblogs.com)

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