• 原文： http://golang.org/doc/articles/slices_usage_and_internals.html
• 中文： http://zh-golang.appsp0t.com/doc/articles/slices_usage_and_internals.html

Go的切片型別為處理同類型資料序列提供一個方便而高效的方式。切片有些類似於其他語言中的陣列，但是有一些不同尋常的特性。本文將深入切片的本質，並講解它的用法。

陣列

Go的切片是在陣列之上的抽象資料型別，因此在瞭解切片之前必須要要理解陣列。

陣列型別由指定和長度和元素型別定義。例如，[4]int 型別表示一個四個整數的序列。陣列的長度是固定的，長度是陣列型別的一部分（int[4]

var a [4]int
a[0] = 1
i := a[0]
// i == 1

陣列不需要顯式的初始化；陣列元素會自動初始化為零值：

// a[2] == 0, the zero value of the int type

型別4int對應記憶體中四個連續的整數：

Go的陣列是值語義。一個數組變量表示整個陣列，它不是指向第一個元素的指標（比如C語言的陣列）。當一個數組變數被賦值或者被傳遞的時候，實際上會複製整個陣列。（為了避免複製陣列，你可以傳遞一個指向陣列的指標，但是陣列指標並不是陣列。）可以將陣列看作一個特殊的struct，結構的欄位名對應陣列的索引，同時成員的數目固定。

陣列的字面值想這樣：

b := [2]string{"Penn", "Teller"}

當然，也可以讓編譯器統計陣列字面值中元素的數目：

b := [...]string{"Penn", "Teller"}

這兩種寫法，b 都是對應 [2]string 型別。

切片

陣列雖然有適用它們的地方，但是陣列不夠靈活，因此在Go程式碼中陣列使用的並不多。但是，切片則使用得相當廣泛。切片基於陣列構建，但是提供更強的功能和便利。

切片的型別是 []T，T 是切片元素的型別。和陣列不同的是，切片沒有固定的長度。

切片的字面值和陣列字面值很像，不過切片沒有指定元素個數：

letters := []string{"a", "b", "c", "d"}
 

切片可以內建函式 make 建立，函式簽名為：

func make([]T, len, cap) []T

T 代表被建立的切片元素的型別。函式 make 接受一個型別、一個長度和一個可選的容量引數。呼叫 make 時，內部會分配一個數組，然後返回陣列對應的切片。

var s []byte
s = make([]byte, 5, 5)
// s == []byte{0, 0, 0, 0, 0}

當容量引數被忽略時，它預設為指定的長度。下面是簡潔的寫法：

s := make([]byte, 5)

可以使用內建函式 len 和 cap 獲取切片的長度和容量資訊。

len(s) == 5
cap(s) == 5

接下來的兩個小節將討論長度和容量之間的關係。

零值的切片型別變數為 nil。對於零值切片變數，len 和 cap 都將返回 0。

切片也可以基於現有的切片或陣列生成。切分的範圍由兩個由冒號分割的索引對應的半開區間指定。例如，表示式b[1:4] 建立的切片引用陣列 b 的第 1 到 3 個元素空間（對應切片的索引為0到2）。

b := []byte{'g', 'o', 'l', 'a', 'n', 'g'}
// b[1:4] == []byte{'o', 'l', 'a'}, sharing the same storage as b

切片的開始和結束的索引都是可選的；它們分別預設為零和陣列的長度。

// b[:2] == []byte{'g', 'o'}
// b[2:] == []byte{'l', 'a', 'n', 'g'}
// b[:] == b

下面語法也是基於陣列建立一個切片：

x := [3]string{"Лайка", "Белка", "Стрелка"}
s := x[:] // a slice referencing the storage of x

切片的本質

一個切片是一個數組切割區間的描述。它包含了指向陣列的指標，切割區間的長度，和容量（切割區間的最大長度）。

前面使用 make([]byte, 5) 建立的切片變數s的結構如下：

長度是切片引用的元素數目。容量是底層陣列的元素數目（從切片指標開始）。關於長度和容量和區域將在下一個例子說明。

我們繼續對 s 進行切分，觀察切片的資料結構和它引用的底層陣列：

s = s[2:4]

切片並不複製整個切片元素。它建立一個新的切片執行同樣的底層陣列。這使得切片操作和陣列索引一樣高效。因此，通過一個新切片修改元素同樣會影響到原始的切片。

d := []byte{'r', 'o', 'a', 'd'}
e := d[2:] 
// e == []byte{'a', 'd'}
e[1] = 'm'
// e == []byte{'a', 'm'}
// d == []byte{'r', 'o', 'a', 'm'}

前面建立的切片 s 長度小於它的容量。我們可以增長切片的長度為它的容量：

s = s[:cap(s)]

切片增長不能超出其容量。增長超出切片容量將會導致執行時異常，就像切片或陣列的索引超出範圍引起異常一樣。同樣，不能使用小於零的索引去訪問切片之前的元素。

切片生長（複製和追加）

要增加切片的容量必須建立一個新的、更大容量的切片，然後將原有切片的內容複製到新的切片。整個技術是一些支援動態陣列語言的常見實現。下面的例子將切片 s 容量翻倍，先建立一個2倍容量的新切片 t，複製 s 的元素到 t，然後將 t 賦值給 s：

t := make([]byte, len(s), (cap(s)+1)*2) // +1 in case cap(s) == 0
for i := range s {
        t[i] = s[i]
}
s = t

迴圈中複製的操作可以由 copy 內建函式替代。copy 函式將源切片的元素複製到目的切片。它返回複製元素的數目。

func copy(dst, src []T) int

copy 函式支援不同長度的切片之間的複製（它只複製最小切片長度的元素）。此外，copy 函式可以正確處理源和目的切片有重疊的情況。

使用 copy 函式，我們可以簡化上面的程式碼片段：

t := make([]byte, len(s), (cap(s)+1)*2)
copy(t, s)
s = t

一個常見的操作是將資料追加到切片的尾部。下面的函式將元素追加到切片尾部，必要的話會增加切片的容量，最後返回更新的切片：

func AppendByte(slice []byte, data ...byte) []byte {
    m := len(slice)
    n := m + len(data)
    if n > cap(slice) { // if necessary, reallocate
        // allocate double what's needed, for future growth.
        newSlice := make([]byte, (n+1)*2)
        copy(newSlice, slice)
        slice = newSlice
    }
    slice = slice[0:n]
    copy(slice[m:n], data)
    return slice
}

下面是 AppendByte 的一種用法：

p := []byte{2, 3, 5}
p = AppendByte(p, 7, 11, 13)
// p == []byte{2, 3, 5, 7, 11, 13}

類似 AppendByte 的函式比較實用，因為它提供了切片容量增長的完全控制。根據程式的特點，可能希望分配較小的活較大的塊，或則是超過某個大小再分配。

但大多數程式不需要完全的控制，因此Go提供了一個內建函式 append，用於大多數場合；它的函式簽名：

func append(s []T, x ...T) []T 

append函式將x追加到切片s的末尾，並且在必要的時候增加容量。

a := make([]int, 1)
// a == []int{0}
a = append(a, 1, 2, 3)
// a == []int{0, 1, 2, 3}

如果是要將一個切片追加到另一個切片尾部，需要使用…語法將第2個引數展開為引數列表。

a := []string{"John", "Paul"}
b := []string{"George", "Ringo", "Pete"}
a = append(a, b...) // equivalent to "append(a, b[0], b[1], b[2])"
// a == []string{"John", "Paul", "George", "Ringo", "Pete"}

可以宣告一個零值切片（nil），然後在迴圈中向切片追加資料：

// Filter returns a new slice holding only
// the elements of s that satisfy f()
func Filter(s []int, fn func(int) bool) []int {
    var p []int // == nil
    for _, i := range s {
        if fn(i) {
            p = append(p, i)
        }
    }
    return p
}

可能的“陷阱”

正如前面所說，切片操作並不會複製底層的陣列。此層的陣列將被儲存在記憶體中，知道它不再被引用。有時候可能會因為一個小的記憶體引用導致儲存所有的資料。

例如，FindDigits 函式載入整個檔案到記憶體，然後搜尋第一個連續的數字，最後結果以切片方式返回。

var digitRegexp = regexp.MustCompile("[0-9]+")

func FindDigits(filename string) []byte {
    b, _ := ioutil.ReadFile(filename)
    return digitRegexp.Find(b)
}

這段程式碼的行為和廣告類似，返回的 []byte 指向儲存整個檔案的陣列。因為切片引用了原始的陣列，導致GC不能釋放陣列的空間；一個小的需求導致需要儲存整個檔案。

要修復整個問題，可以將感興趣的資料複製到一個新的切片中：

func CopyDigits(filename string) []byte {
    b, _ := ioutil.ReadFile(filename)
    b = digitRegexp.Find(b)
    c := make([]byte, len(b))
    copy(c, b)
    return c
}

可以使用 append 實現一個更簡潔的版本。這留給讀者作為練習。

進階閱讀

Effective Go 有關於切片和陣列的深入探討，並且Go 語言規範 定義了切片的相關、輔助、專有的函式。