陣列與切片

陣列基礎#

陣列是固定長度的同型別元素序列，長度是型別的一部分。

// 陣列宣告
var arr1 [5]int                    // 零值初始化
arr2 := [5]int{1, 2, 3, 4, 5}      // 完整初始化
arr3 := [...]int{1, 2, 3}          // 自動推斷長度
arr4 := [5]int{0: 1, 4: 5}         // 指定索引初始化

[3]int 和 [5]int 是不同的型別。陣列長度是編譯時期常數，無法在執行時期改變。

切片本質#

切片是對底層陣列的一個「視窗」，包含三個欄位：

type slice struct {
    array unsafe.Pointer  // 指向底層陣列的指標
    len   int             // 切片長度
    cap   int             // 切片容量
}

// 切片建立方式
s1 := make([]int, 5)        // 長度 5，容量 5
s2 := make([]int, 5, 10)    // 長度 5，容量 10
s3 := []int{1, 2, 3}        // 字面量初始化
s4 := arr[1:4]              // 從陣列切取

切片視窗比喻#

把切片想像成一個可以移動、伸縮的視窗，視窗後面是底層陣列：

arr := [8]int{0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7}
s := arr[2:6]  // s = [2, 3, 4, 5]

// 底層陣列：[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]
//                  ↑──視窗──↑
// len(s) = 4（視窗寬度）
// cap(s) = 6（從起點到陣列末端的距離）

切片只能向右擴展（增加容量），無法向左擴展。一旦起點確定，容量上限就固定了。

切片擴容機制#

s := make([]int, 0, 4)
s = append(s, 1, 2, 3, 4)  // 長度 4，容量 4
s = append(s, 5)           // 觸發擴容

// 擴容規則（Go 1.18+）：
// - 容量 < 256：新容量 = 舊容量 * 2
// - 容量 >= 256：新容量 = 舊容量 * 1.25 + 192（約略）

擴容會建立新的底層陣列並複製元素：
擴容操作有效能開銷
擴容後切片不再與原底層陣列共用記憶體

切片共用底層陣列的陷阱

arr := [5]int{1, 2, 3, 4, 5}
s1 := arr[1:4]  // [2, 3, 4]
s2 := arr[2:5]  // [3, 4, 5]

// s1 和 s2 共用同一個底層陣列
s1[1] = 100     // 修改 s1
fmt.Println(s2) // [100, 4, 5] - s2 也被影響！

// 解法：用 copy 建立獨立切片
s3 := make([]int, len(s1))
copy(s3, s1)