Go Slice 原理解析

今天被一道题目恶心到了, 发现不研究这些东西可能真的活不下去了, 狠下心来读了一个多小时的源码, 写下些自己对 Slice 的见解吧.

先说说那个题目.

// https://play.golang.org/p/2fA3BylTgtf

// 请问 s1 和 s2 的值分别是?
func main() {
    s1 := []int{1, 2, 3}
    s2 := s1[:0]

    s2 = append(s2, 4)

    fmt.Println(s1)
    fmt.Println(s2)
}
//==========
// [4 2 3]
// [4]

Slice 定义

先看看 Slice 在 Go 底层的定义

// https://github.com/golang/go/blob/master/src/reflect/value.go#L1806

type sliceHeader struct {
    Data unsafe.Pointer   // Array pointer
    Len  int              // slice length
    Cap  int              // slice capacity
}

原理讲解

第一行

s1 := []int{1, 2, 3} 是将 [1, 2, 3] 的首地址存入了 Data 中, 设置了 Len 为 3, 设置了 Cap 为 3.

// https://play.golang.org/p/bjP8BKtwQQl

// 验证代码.
func main() {
    s1 := []int{1, 2, 3}
    // 我们可以先将它转成 *reflect.SliceHeader 类型.
    // *reflect.SliceHeader
    // 定义: https://github.com/golang/go/blob/master/src/reflect/value.go#L1800
    // 顺带着再说一句 uintptr: uintptr 是整型, 可以足够保存指针的值得范围,
    // 在 32 平台下为 4 字节,在 64 位平台下是 8 字节
    sliceHeader1 := (*reflect.SliceHeader)((unsafe.Pointer)(&s1))
    fmt.Printf("data address: %#0x, len: %d, cap: %d\n",
        sliceHeader1.Data, sliceHeader1.Len, sliceHeader1.Cap)
}
//=====
// data address: 0x10414020, len: 3, cap: 3

第二行

s2 := s1[:0] 是将 s1 的 Data 中的值, 赋值给了 s2 的 Data 中, 设置 Len 为 0, s1 的 Cap 赋值给了 s2 的 Cap.

上面这一段有可能不太好理解, 我直接拿出源码来说.

// https://github.com/golang/go/blob/master/src/reflect/value.go#1559

func (v Value) Slice(i, j int) Value {
    // ... 略过无用代码
    switch kind := v.kind(); kind {
    // ...
    case Slice:
        typ = (*sliceType)(unsafe.Pointer(v.typ))
        s := (*sliceHeader)(v.ptr)
        base = s.Data
        cap = s.Cap
    }
    // ...

    // Declare slice so that gc can see the base pointer in it.
    var x []unsafe.Pointer

    // Reinterpret as *sliceHeader to edit.
    s := (*sliceHeader)(unsafe.Pointer(&x))
    // 这里是给 s2.Len 进行赋值. s1[:0]  i 没有传所以为 0, j 也为 0, 所以 j - i ...
    s.Len = j - i
    // 这里是给 s2.Cap 进行赋值. cap 在上面的 case 中 被赋值为 3, 3 - 0  emmm...
    s.Cap = cap - i
    // if 为真
    if cap-i > 0 {
          // 所以这里是给 s2.Data 进行赋值.

          // arrayAt 的 4个参数类型:
          // p unsafe.Pointer, i int, eltSize uintptr, whySafe string
          // base 是 s1.Data, i 是 0, eltSize 这个值是根据类型来的,
          // 在当前例子里是 []int, 在 Go 中 int 在根据系统, 32 平台下为 4 字节,
          // 在 64 位平台下是 8 字节
          // 最后一个参数 whySafe 可能是为了做个记录吧... 而且必须说明为啥安全...
          s.Data = arrayAt(base, i, typ.elem.Size(), "i < cap")
    } else {
          // do not advance pointer, to avoid pointing beyond end of slice
          s.Data = base
    }
}

// https://github.com/golang/go/blob/master/src/reflect/value.go#1826
func arrayAt(p unsafe.Pointer, i int, eltSize uintptr, whySafe string) unsafe.Pointer {
    // 在 Go 中以系统 64 位 为例
    // 传的值分别是  s1.Data(0x10414020), 0*8, "i < len"
    return add(p, uintptr(i)*eltSize, "i < len")
}

// https://github.com/golang/go/blob/master/src/reflect/type.go#1079
func add(p unsafe.Pointer, x uintptr, whySafe string) unsafe.Pointer {
    // 所以这里就相当于 0x10414020+0
    return unsafe.Pointer(uintptr(p) + x)
}

// https://play.golang.org/p/pA6coJh2bSg

// 验证代码
func main() {
    s1 := []int{1, 2, 3}
    s2 := s1[:0]
    sliceHeader2 := (*reflect.SliceHeader)((unsafe.Pointer)(&s2))
    fmt.Printf("data address: %#0x, len: %d, cap: %d\n",
        sliceHeader2.Data, sliceHeader2.Len, sliceHeader2.Cap)
}
//=====
// data address: 0x10414020, len: 0, cap: 3

可以看见 s1.Data 和 s2.Data 地址都是 0x10414020

到了这里你可能会问如果地址一样, 为什么访问 s2[2] 会报错. runtime error: index out of range

其实猜也能大概猜到, 因为你获取数据的时候程序是判断了 s2.Len 的.

代码位置在: https://github.com/golang/go/blob/master/src/reflect/type.go#870 这个函数里面有写.

结论

emm.. 不知道….

Slice 定义#

原理讲解#

第一行#

第二行#

结论#

Slice 定义

原理讲解

第一行

第二行

结论