切片有哪些注意事项是一定要知道的呢

1. 引言

在之前我写了一篇 切片比数组好用在哪 的文章，仔细介绍了切片相比于数组的优点。但切片事实上也隐藏着一些潜在的陷阱和需要注意的细节，了解和掌握切片的使用注意事项，可以避免意外的程序行为。本文将深入探讨Go语言切片常见的注意事项，从而能够更好得使用切片。

2. 注意事项

2.1 注意一个数组可以同时被多个切片引用

当创建一个切片时，它实际上是对一个底层数组的引用。这意味着对切片的修改会直接影响到底层数组以及其他引用该数组的切片。这种引用关系可能导致一些意想不到的结果，下面是一个示例代码来说明这个问题：

package main

import "fmt"

func main() {
        array := [5]int{1, 2, 3, 4, 5}
        firstSlice := array[1:4] // 创建一个切片，引用了底层数组的索引1到3的元素
        secondSlice := array[1:3]
        fmt.Println("Original array:", firstSlice)  // 输出第一个切片 [2 3 4]
        fmt.Println("Original slice:", secondSlice) // 输出第二个切片 [2 3]

        // 修改切片的第一个元素
        firstSlice[0] = 10

        fmt.Println("Modified array:", firstSlice)  // 输出第一个切片 [10 3 4]
        fmt.Println("Modified slice:", secondSlice) // 输出第二个切片 [10 3]
}

在上述代码中，我们创建了一个长度为5的数组array和两个引用该数组的切片firstSlice和secondSlice。当我们修改第一个切片的第一个元素为10时，底层数组的对应位置的元素也被修改了。这里导致了数组和其他引用该数组的切片的内容也会受到影响。

如果我们有多个切片同时引用了同一个底层数组，同时我们并不想由于对某个切片的修改，影响到另外一个切片的数据，此时我们可以新创建一个切片，使用内置的copy函数来复制原切片元素的值。示例代码如下：

package main

import "fmt"

func main() {
        array := [5]int{1, 2, 3, 4, 5}
        slice := array[1:4]

        // 复制切片创建一个独立的底层数组
        newSlice := make([]int, len(slice))
        copy(newSlice, slice)

        fmt.Println("Original array:", array) // 输出原始数组 [1 2 3 4 5]
        fmt.Println("Original slice:", slice) // 输出初始切片 [2 3 4]
        fmt.Println("New slice:", newSlice)  // 输出新创建的切片 [2 3 4]
        
        // 修改newSlice的第一个元素
        newSlice[0] = 10

        fmt.Println("Modified array:", array)// 输出修改后的数组 [1 2 3 4 5]
        fmt.Println("Original slice:", slice)// 输出初始切片 [2 3 4]
        fmt.Println("New slice:", newSlice)// 输出修改后的切片 [10 3 4]
}

通过创建了一个新的切片newSlice，它拥有独立的底层数组，同时使用copy函数复制原切片的值，我们现在修改newSlice不会影响原始数组或原始切片。

2.2 注意自动扩容可能带来的性能问题

在Go语言中，切片的容量是指底层数组的大小，而长度是切片当前包含的元素数量。当切片的长度超过容量时，Go语言会自动扩容切片。扩容操作涉及到重新分配底层数组，并将原有数据复制到新的数组中。下面先通过一个示例代码，演示切片的自动扩容机制：

package main

import "fmt"

func main() {
        slice := make([]int, 3, 5) // 创建一个初始长度为3，容量为5的切片

        fmt.Println("Initial slice:", slice)        // 输出初始切片 [0 0 0]
        fmt.Println("Length:", len(slice))          // 输出切片长度 3
        fmt.Println("Capacity:", cap(slice))        // 输出切片容量 5

        slice = append(slice, 1, 2, 3)              // 添加3个元素到切片，长度超过容量

        fmt.Println("After appending:", slice)      // 输出扩容后的切片 [0 0 0 1 2 3]
        fmt.Println("Length:", len(slice))          // 输出切片长度 6
        fmt.Println("Capacity:", cap(slice))        // 输出切片容量 10
}

在上述代码中，我们使用make函数创建了一个初始长度为3，容量为5的切片slice。然后，我们通过append函数添加了3个元素到切片，导致切片的长度超过了容量。此时，Go语言会自动扩容切片，创建一个新的底层数组，并将原有数据复制到新的数组中。最终，切片的长度变为6，容量变为10。

但是切片的自动扩容机制，其实是存在性能开销的，需要创建一个新的数组，同时将数据全部拷贝到新数组中，切片再引用新的数组。下面先通过基准测试，展示没有设置初始容量和设置了初始容量两种情况下的性能差距：

package main

import (
        "fmt"
        "testing"
)

func BenchmarkSliceAppendNoCapacity(b *testing.B) {
        for i := 0; i < b.N; i++ {
                var slice []int
                for j := 0; j < 1000; j++ {
                        slice = append(slice, j)
                }
        }
}

func BenchmarkSliceAppendWithCapacity(b *testing.B) {
        for i := 0; i < b.N; i++ {
                slice := make([]int, 0, 1000)
                for j := 0; j < 1000; j++ {
                        slice = append(slice, j)
                }
        }
}

在上述代码中，我们定义了两个基准测试函数：BenchmarkSliceAppendNoCapacity和BenchmarkSliceAppendWithCapacity。其中，BenchmarkSliceAppendNoCapacity测试了在没有设置初始容量的情况下，循环追加元素到切片的性能；BenchmarkSliceAppendWithCapacity测试了在设置了初始容量的情况下，循环追加元素到切片的性能。基准测试结果如下:

BenchmarkSliceAppendNoCapacity-4          280983              4153 ns/op           25208 B/op         12 allocs/op
BenchmarkSliceAppendWithCapacity-4       1621177              712.2 ns/op              0 B/op          0 allocs/op

其中ns/op 表示每次操作的平均执行时间，即函数执行的耗时。B/op 表示每次操作的平均内存分配量，即每次操作分配的内存大小。allocs/op 表示每次操作的平均内存分配次数。

可以看到，在设置了初始容量的情况下，性能要明显优于没有设置初始容量的情况。循环追加1000个元素到切片时，设置了初始容量的情况下平均每次操作耗时约为712.2纳秒，而没有设置初始容量的情况下平均每次操作耗时约为4153 纳秒。这是因为设置了初始容量避免了频繁的扩容操作，提高了性能。

所以，虽然切片的自动扩容好用，但是其也是存在代价的。更好得使用切片，应该避免频繁的扩容操作，这里可以在创建切片时预估所需的容量，并提前指定切片的容量，这样可以减少扩容次数，提高性能。需要注意的是，如果你不知道切片需要多大的容量，可以使用适当的初始容量，然后根据需要动态扩容。

2.3 注意切片参数修改原始数据的陷阱

在Go语言中，切片是引用类型。当将切片作为参数传递给函数时，实际上是传递了底层数组的引用。这意味着在函数内部修改切片的元素会影响到原始切片。下面是一个示例代码来说明这个问题:

package main

import "fmt"

func modifySlice(slice []int) {
     slice[0] = 10
     fmt.Println("Modified slice inside function:", slice)
}

func main() {
     originalSlice := []int{1, 2, 3}
     fmt.Println("Original slice:", originalSlice)
     modifySlice(originalSlice)
     fmt.Println("Original slice after function call:", originalSlice)
}

在上述代码中，我们定义了一个modifySlice函数，它接收一个切片作为参数，并在函数内部修改了切片的第一个元素，并追加了一个新元素。然后，在main函数中，我们创建了一个初始切片originalSlice，并将其作为参数传递给modifySlice函数。当我们运行代码时，输出如下：

Original slice: [1 2 3]
Modified slice inside function: [10 2 3]
Original slice after function call: [10 2 3]

可以看到，在modifySlice函数内部，我们修改了切片的第一个元素并追加了一个新元素。这导致了函数内部切片的变化。然而，当函数返回后，原始切片originalSlice数据也受到影响。

如果我们希望函数内部的修改不影响原始切片，可以通过复制切片来解决。修改示例代码如下：

package main

import "fmt"

func modifySlice(slice []int) {
        newSlice := make([]int, len(slice))
        copy(newSlice, slice)

        newSlice[0] = 10
        fmt.Println("Modified slice inside function:", newSlice)
}

func main() {
        originalSlice := []int{1, 2, 3}
        fmt.Println("Original slice:", originalSlice)
        modifySlice(originalSlice)
        fmt.Println("Original slice after function call:", originalSlice)
}

通过使用make函数创建一个新的切片newSlice，并使用copy函数将原始切片复制到新切片中，我们确保了函数内部操作的是新切片的副本。这样，在修改新切片时不会影响原始切片的值。当我们运行修改后的代码时，输出如下：

Original slice: [1 2 3]
Modified slice inside function: [10 2 3]
Original slice after function call: [1 2 3]

可以看到，原始切片保持了不变，函数内部的修改只影响了复制的切片。这样我们可以避免在函数间传递切片时对原始切片造成意外修改。

3. 总结

本文深入探讨了Go语言切片的一些注意事项，旨在帮助读者更好地使用切片。

首先，切片是对底层数组的引用。修改切片的元素会直接影响到底层数组以及其他引用该数组的切片。如果需要避免修改一个切片影响其他切片或底层数组，可以使用copy函数创建一个独立的底层数组。

其次，切片的自动扩容可能带来性能问题。当切片的长度超过容量时，Go语言会自动扩容切片，需要重新分配底层数组并复制数据。为了避免频繁的扩容操作，可以在创建切片时预估所需的容量，并提前指定切片的容量。

最后，需要注意切片作为参数传递给函数时，函数内部的修改会影响到原始切片。如果希望函数内部的修改不影响原始切片，可以通过复制切片来解决。

了解和掌握这些切片的注意事项和技巧，可以避免意外的程序行为。