Go 源码之切片 Slice

go源码之Slice - Jxy 博客

一、总结

slice是引用类型，底层是一个指向指针的数组，支持动态扩容
底层数据结构（三个字段）
- array：指向所引用的数组指针（unsafe.Pointer 可以表示任何可寻址的值的指针）
- len：长度，当前引用切片的元素个数
- cap：容量，当前引用切片的容量（底层数组的元素总数）
底层扩容机制：当前容量小于1024（256），则 2 倍扩容，反之则为 1.25 倍（2～1.25之间平滑过渡）
扩容创建新的切片，将旧切片数据迁移到新切片，清除旧切片
数组与切片的区别：切片是引用类型，数组是值类型，切片可以动态扩容，底层也是一个数组

二、源码

$GOROOT$ \src\runtime\slice.go

（一）数据结构

type slice struct {array unsafe.Pointer 								// 指向所引用的数组指针（`unsafe.Pointer` 可以表示任何可寻址的值的指针）len   int 													// 长度，当前引用切片的元素个数cap   int  													// 容量，cap 一定是大于或等于 len 的。否则会导致 panic
}

（二）创建Slice

makeslice64函数只是做了些校验，其内部也是调用makeslice，

makeslice函数主要是通过len、cap计算slice所需内存大小，然后调用mallocgc进行内存的分配。

// 该函数传入需要初始化的切片的类型，长度以及容量，返回的指针会通过调用方组建成一个完成的slice结构体
func makeslice(et *_type, len, cap int) unsafe.Pointer {// 调用MulUintptr函数：获取创建该切片需要的内存，以及是否溢出mem, overflow := math.MulUintptr(et.size, uintptr(cap))//  如果溢出 | 超过能够分配的最大内存(2^32 - 1) | 非法输入, 报错并返回if overflow || mem > maxAlloc || len < 0 || len > cap {// 下面的注释：// 在创建一个长度非常大的切片时，如果超出了底层数组的容量，通常会发生“cap out of range”错误。// 但是go会优先返回 len 溢出的错误mem, overflow := math.MulUintptr(et.size, uintptr(len))if overflow || mem > maxAlloc || len < 0 {// panic 错误：len溢出panicmakeslicelen()}// panic 错误：容量溢出panicmakeslicecap()}// 调用mallocgc函数分配一块连续内存并返回该内存的首地址return mallocgc(mem, et, true)
}

//MulUintptr返回a*b以及乘法是否溢出。
//在受支持的平台上，这是编译器降低的内在值。
func MulUintptr(a, b uintptr) (uintptr, bool) {if a|b < 1<<(4*goarch.PtrSize) || a == 0 {return a * b, false}overflow := b > MaxUintptr/areturn a * b, overflow
}

（三）append-扩容-growslice

append操作其实是调用了runtime/slice.go中的growslice函数

重新申请内存，之后将数据赋值过来
当原切片cap<1024 时，<新cap> = 2 * <老cap>
当原切片cap>1024 时，<新cap> = 1.25*<老cap>
之后进行内存对齐，内存对齐相关可参考【Golang】详解内存对齐

1.18 最新版本的扩容机制：

小于 256 则 newcap=2 x oldcap
大于 256，则扩容机制在 2 ～ 1.25 倍之间，newcap += (newcap + 3*threshold) / 4

（四）切片深拷贝

当我们使用copy时，底层调用的源码函数为makeslicecopy；

这个函数最终就是调用 runtime.memmove 来实现 slice 的 copy 的

func slicecopy(to, fm slice, width uintptr) int {// 如果源切片或者目标切片有一个长度为0，那么就不需要拷贝，直接 return if fm.len == 0 || to.len == 0 {return 0}// n 记录下源切片或者目标切片较短的那一个的长度n := fm.lenif to.len < n {n = to.len}// 如果入参 width = 0，也不需要拷贝了，返回较短的切片的长度if width == 0 {return n}//如果开启竞争检测if raceenabled {callerpc := getcallerpc()pc := funcPC(slicecopy)racewriterangepc(to.array, uintptr(n*int(width)), callerpc, pc)racereadrangepc(fm.array, uintptr(n*int(width)), callerpc, pc)}if msanenabled {msanwrite(to.array, uintptr(n*int(width)))msanread(fm.array, uintptr(n*int(width)))}size := uintptr(n) * widthif size == 1 { // common case worth about 2x to do here// TODO: is this still worth it with new memmove impl?//如果只有一个元素，那么直接进行地址转换*(*byte)(to.array) = *(*byte)(fm.array) // known to be a byte pointer} else {//如果不止一个元素，那么就从 fm.array 地址开始，拷贝到 to.array 地址之后，拷贝个数为sizememmove(to.array, fm.array, size)}return n}