🪴 Сад Знаний

Search

SearchSearch

Слайсы

Nov 20, 2024, 10 min read

Слайсы

Раз длина массива — это часть его типа, то массивы не подходят для хранения коллекций данных динамического размера. Эту задачу решает другой тип данных, который гораздо чаще используется на практике, — слайс (от англ. slice), или срез. Кроме того, слайс избавит нас от проблемы копирования массивов для присваивания.

Слайс — это последовательность переменной длины, состоящая из элементов одного типа. Тип слайса записывается как тип массива без указания размера. Можно инициализировать переменную типа «слайс» значениями, но, в отличие от массива, переменная без инициализации равна nil.

var mySlice []int

Слайс очень похож на list в языке Python, но имеет свои особенности.

Слайс — это обёртка над указателем массива, и в Go слайс используется как структура следующего вида:

  • указатель на первый элемент базового массива — ptr;
  • длина слайса — len, количество элементов в слайсе;
  • ёмкость слайса — cap, количество элементов в массиве.

Параметры слайса len и cap могут быть получены с помощью вызова соответствующих встроенных функций len() и cap().

Если просто объявить такую структуру, то она будет равна nil.

Для создания слайса используется встроенная функция make():

    mySlice := make([]TypeOfelement, LenOfslice, CapOfSlice)
    mySlice := make([]int, 0) // слайс [], базовый массив []
    mySlice := make([]int, 5) // слайс [0 0 0 0 0], базовый массив [0 0 0 0 0]
    mySlice := make([]int, 5, 10) // слайс [0 0 0 0 0], базовый массив [0 0 0 0 0 0 0 0 0 0]

Аргументы функции make:

  1. Тип слайса (пустые квадратные скобки и тип элемента слайса).
  2. Длина слайса. Если не передана, то по умолчанию равна нулю.
  3. Ёмкость слайса — размер базового массива. Если значение не передано, то по умолчанию равна длине слайса.

Функция make создаёт массив длиной cap и записывает указатель на него в структуру слайса. Также она заполняет поля len и cap в этой структуре и возвращает её в виде переменной типа «слайс».

Даже если len и cap переданы как нулевые, сама структура уже не будет равна nil. Она будет выделена в памяти, и указатель на базовый массив получит значение, отличное от nil.

Если передать в функцию make параметр cap меньше len, то будет вызвана ошибка компиляции или паника во время исполнения.

Слайс может быть создан из композитного литерала так же, как и массив. Единственное отличие — не указываем размер массива:

s := []int{1, 2, 3}  // [1 2 3]

Длина и ёмкость слайса будут равны композитному литералу.

Новый слайс может быть создан на основе уже существующего слайса или массива. Для этого используется операция взятия слайса. Она выполняется с помощью двух скобок с двоеточием [i:j], где i — индекс первого элемента нового слайса, а j — индекс следующего элемента, не входящего в новый слайс.

Допускается не указывать i и j — в таком случае i по умолчанию будет равен 0, j — равен длине массива или слайса.

Таким образом, [:] вернёт слайс всего массива, [:k] — от начала и до k-го элемента, [k:] — от k-го элемента до конца массива.

i и j должны быть неотрицательны и не больше len, причем i меньше или равно j. Если эти условия не будут выполнены, возникнет ошибка компиляции или паника.

Рассмотрим пример с массивом среднесуточных температур из раздела про массивы.

    weekTempArr := [7]int{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7}
    workDaysSlice := weekTempArr[:5]
    weekendSlice := weekTempArr[5:]
    fromTuesdayToThursDaySlice := weekTempArr[1:4] 
    weekTempSlice := weekTempArr[:]
    
    fmt.Println(workDaysSlice, len(workDaysSlice), cap(workDaysSlice)) // [1 2 3 4 5] 5 7
    fmt.Println(weekendSlice, len(weekendSlice), cap(weekendSlice)) // [6 7] 2 2 
    fmt.Println(fromTuesdayToThursDaySlice, len(fromTuesdayToThursDaySlice), cap(fromTuesdayToThursDaySlice)) // [2 3 4] 3 6 
    fmt.Println(weekTempSlice, len(weekTempSlice), cap(weekTempSlice)) // [1 2 3 4 5 6 7] 7 7

Изменение размеров слайса

Как вы уже знаете, слайс — последовательность элементов динамического размера.

Уменьшение размера слайса производится через операцию взятия слайса. Результат взятия можно присвоить этому же слайсу:

    s := []int{1,2,3} // [1 2 3]
    s = s[:len(s)-1] // [1 2]

Ёмкость массива при этом не изменяется.

Для добавления элементов к слайсу используется встроенная функция append. Она принимает переменную типа «слайс» и одну или несколько переменных типа элемента слайса, затем возвращает новый слайс, который состоит из копии переданного слайса и переданных в него элементов.

‼️

Внимание: append не изменяет переданный ей слайс, а создаёт новый на основе переданного.

Рассмотрим пример:

    a := []int{1, 2, 3, 4}
    b := a[2:3]   // b = [3]
    b = append(b, 7)
    fmt.Println(a, len(a), cap(a)) // [1 2 3 7] 4 4
    fmt.Println(b, len(b), cap(b)) // [3 7] 2 2
    b = append(b, 8, 9, 10)
    b[0] = 11
    fmt.Println(a, len(a), cap(a)) // [1 2 3 7] 4 4
    fmt.Println(b, len(b), cap(b)) // [11 7 8 9 10] 5 6

Слайс a изменился после выполнения первого append, так как слайс b хоть и увеличил свою длину, но не вышел за пределы базового массива.

Дело в механике append: если ёмкость слайса позволяет разместить добавляемые элементы (то есть разница между длиной слайса и его ёмкостью больше или равна количеству размещаемых элементов), то append возвращает новый слайс, который получен из существующего слайса добавлением новых элементов внутри базового массива.

Если же ёмкость слайса не позволяет разместить эти элементы, то создаётся новый базовый массив подходящего размера, в него копируются все элементы переданного слайса и добавляются новые. Именно поэтому в примере после второго append слайс b ссылается на новый базовый массив. Разница между ёмкостью нового базового массива и его длиной зависит от количества элементов. В примере длина базового массива для b равна 5, а ёмкость — 6.

Для 1000 элементов разница будет другой:

    a := make([]int, 1000)
    b := append(a, 7)
    fmt.Println(len(a), cap(a))  // 1000 1000
    fmt.Println(len(b), cap(b))  // 1001 1536

Такой алгоритм работы применяется не только в Go, но и в Python, С++ и многих других языках программирования. Это связано с тем, что выделение нового участка памяти во время работы программы — достаточно дорогостоящая операция с точки зрения затрат вычислительных ресурсов, и выгоднее держать немного памяти про запас. Ёмкость базового массива как раз и задаёт такой запас.

Чтобы соединить два слайса, нужно распаковать слайс append(a,b...). Функция принимает некоторое количество отдельных элементов и преобразует слайс в список через распаковку.

Рассмотрим ещё несколько примеров.

s := make([]int, 4, 7) // [0 0 0 0], len = 4 cap = 7
// 1. Создаём слайс s с базовым массивом на 7 элементов. 
// Четыре первых элемента будут доступны в слайсе.
 
slice1 := append(s[:2], 2, 3, 4)  
fmt.Println(s, slice1) // [0 0 2 3] [0 0 2 3 4]
// 2. Берём слайс из первых двух элементов s и добавляем к ним три элемента.
// Так как суммарная длина полученного слайса (len == 5) меньше ёмкости s[:2] (cap == 7), 
// то базовый массив остаётся прежним.
// Слайс s тоже изменился, но его длина осталась прежней
 
slice2 := append(s[1:2], 7) 
fmt.Println(s, slice1, slice2) // [0 0 7 3] [0 0 7 3 4] [0 7]
// 3. Здесь также базовый массив остаётся прежним, изменились все три слайса
 
slice3 := append(s, slice1[1:]...)
fmt.Println(len(slice3), cap(slice3))  // 8 14
// 4. Длина s и slice1[1:] равна 4, длина нового слайса будет равна 8,  
// что больше ёмкости базового массива.
// Будет создан новый базовый массив ёмкостью 14,
// ёмкость нового базового массива подбирается автоматически 
// и зависит от текущего размера и количества добавленных элементов
 
// 5. Легко проверить, что slice3 ссылается на новый базовый массив
s[1] = 99
fmt.Println(s, slice1, slice2, slice3) 
// [0 99 7 3] [0 99 7 3 4] [99 7] [0 0 7 3 0 7 3 4]

Так этот процесс выглядит на картинке:

Здесь не очень понятно, будут ли новые слайсы ссылаться на тот же базовый массив или отправят свои копии в новый массив. Поэтому на практике функцию append рекомендуют лишь для присвоения слайса самому себе: s = append(s, b).

Note

Чтобы использовать слайсы, нужно понимать механизм их работы. В противном случае вы будете получать ошибки, которые очень трудно найти. Старайтесь избегать ситуаций, когда на базовый массив ссылается несколько слайсов и происходит добавление или изменение элементов.

Операция взятия слайса поддерживает и третий параметр: [low:high:max] — третьим параметром указывается ёмкость базового массива, необходимая для создания нового слайса. При этом max должна быть меньше или равна ёмкости базового массива или слайса. Вряд ли вы встретите аналогичный пример на практике, но знать про него будет полезно.

Присваивание слайса и передача в функции

Присвоение друг другу переменных слайса даже самого внушительного размера не потребляет больших вычислительных мощностей, потому что сама по себе структура слайса всегда содержит всего три поля: ptr, len и cap. Однако надо держать в уме, что эти переменные ссылаются на один и тот же массив, поэтому изменение в данных одного слайса может повлечь за собой изменение другого.

При передаче слайса в аргументы функции структура слайса копируется в локальную переменную внутри функции. Это позволяет изменить данные внутри слайса, переданного в функцию. Но если нужно добавить или удалить элементы из слайса, то эти изменения затронут только локальную переменную слайса.

Для примера возьмём пару функций из стандартной библиотеки:

    s := []int{5, 4, 1, 3, 2}
    sort.Ints(s)
    fmt.Println(s) // [1 2 3 4 5]

Функция sort.Ints сортирует полученный слайс целых чисел по возрастанию. Она не меняет размер и ёмкость слайса, поэтому может спокойно работать с ним.

    // Пример взят из стандартной библиотеки
    import (
    "bytes"
    "fmt"
)
 
func main() {
    bSlice := []byte(" \t\n a lone gopher \n\t\r\n")
    fmt.Printf("%s", bytes.TrimSpace(bSlice)) // a lone gopher
    fmt.Printf("%s", bSlice)  // \t\n a lone gopher \n\t\r\n 
    
}

Функция bytes.TrimSpace принимает слайс байт и возвращает новый слайс байт, откуда были удалены начальные и конечные пробельные символы. Размер слайса должен измениться, а значит, bSlice останется нетронутым. В итоге bytes.TrimSpace подарит нам новый слайс.

Задание для самопроверки

Подумайте, можно ли реализовать функцию, которая всё же будет изменять размер переданного ей слайса?

Ответ: Можно использовать указатель на слайс, то есть тип аргумента должен быть, например, таким: *[]int.

Копирование слайсов

Для копирования элементов из одного слайса в другой применяется функция copy([]T dest, []T src), где dest — это слайс-приёмник, а src — слайс-источник. Эта функция только перезаписывает элементы, поэтому количество скопированных элементов будет равно меньшей длине из двух слайсов.

var dest []int
dest2, dest3 := make([]int, 3),  make([]int, 5)
src := []int{1, 2, 3, 4}
copy(dest, src)
copy(dest2, src)
copy(dest3, src)
fmt.Println(dest, dest2, dest3, src ) // [] [1 2 3] [1 2 3 4 0] [1 2 3 4]

Обход слайсов и доступ к элементам

Обход слайсов и доступ к элементам слайса происходят точно так же, как и для массивов. Чтобы добраться до элементов по индексу, используются квадратные скобки [], циклы for и for range.

Полезные приёмы для работы со слайсами

В отличие от других языков программирования, Go не щеголяет обилием функций для работы со слайсами. Гоферы выкрутились и придумали несколько приёмов, которые позволяют решать частые задачи.

Удаление последнего элемента слайса:

    s := []int{1, 2, 3}
    if len(s) != 0 { // защищаемся от паники
        s = s[:len(s)-1]
    }
    fmt.Println(s) // [1 2]

Удаление первого элемента слайса:

    s := []int{1,2,3}
    if len(s) != 0 { // защищаемся от паники
        s = s[1:]
    } 
    fmt.Println(s) // [2 3]

Удаление элемента слайса с индексом i:

    s := []int{1,2,3,4,5}
    i := 2
    
    if len(s) != 0 && i < len(s) { // защищаемся от паники
        s = append(s[:i], s[i+1:]...)
    } 
    fmt.Println(s) // [1 2 4 5]

Сравнение двух слайсов:

    
  s1 := []int{1,2,3}
    s2 := []int{1,2,4}
    s3 := []string{"1","2","3"}
    s4 := []int{1,2,3}
 
    fmt.Println(reflect.DeepEqual(s1,s2)) // false
    fmt.Println(reflect.DeepEqual(s1,s3)) // false
    fmt.Println(reflect.DeepEqual(s1,s4)) // true

📂 Go | Последнее изменение: 18.08.2024 09:22

Graph View

Backlinks