Go 語言數組和切片的區別

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在 Go 語言中，數組和切片看起來很像，但其實它們又有很多的不同之處，這篇文章就來說說它們到底有哪些不同。

另外，這個問題在面試中也經常會被問到，屬於入門級題目，看過文章之後，相信你會有一個很好的答案。

數組

數組是同一種數據類型元素的集合，數組在定義時需要指定長度和元素類型。

例如：[4]int 表示一個包含四個整數的數組，數組的大小是固定的。並且長度是其類型的一部分（[4]int 和 [5]int 是不同的、不相容的類型）。

數組元素可以通過索引來訪問，比如表達式 s[n] 表示訪問第 n 個元素，索引從零開始。

聲明以及初始化

func main() {
    var nums [3]int   // 聲明並初始化為預設零值
    var nums1 = [4]int{1, 2, 3, 4}  // 聲明同時初始化
    var nums2 = [...]int{1, 2, 3, 4, 5} // ...可以表示後面初始化值的長度
    fmt.Println(nums)    // [0 0 0]
    fmt.Println(nums1)   // [1 2 3 4]
    fmt.Println(nums2)   // [1 2 3 4 5]
}

函數參數

如果數組作為函數的參數，那麼實際傳遞的是一份數組的拷貝，而不是數組的指針。這也就意味著，在函數中修改數組的元素是不會影響到原始數組的。

package main

import (
    "fmt"
)

func Add(numbers [5]int) {
    for i := 0; i < len(numbers); i++ {
        numbers[i] = numbers[i] + 1
    }
    fmt.Println("numbers in Add:", numbers) // [2 3 4 5 6]
}

func main() {
    // declare and initialize the array
    var numbers [5]int
    for i := 0; i < len(numbers); i++ {
        numbers[i] = i + 1
    }

    Add(numbers)
    fmt.Println("numbers in main:", numbers) // [1 2 3 4 5]
}

切片

數組的使用場景相對有限，切片才更加常用。

切片（Slice）是一個擁有相同類型元素的可變長度的序列。它是基於數組類型做的一層封裝。它非常靈活，支持自動擴容。

切片是一種引用類型，它有三個屬性：指針，長度和容量。

1. 指針：指向 slice 可以訪問到的第一個元素。
2. 長度：slice 中元素個數。
3. 容量：slice 起始元素到底層數組最後一個元素間的元素個數。

底層源碼定義如下：

type slice struct {
    array unsafe.Pointer
    len   int
    cap   int
}

聲明以及初始化

func main() {
    var nums []int  // 聲明切片
    fmt.Println(len(nums), cap(nums)) // 0 0
    nums = append(nums, 1)   // 初始化
    fmt.Println(len(nums), cap(nums)) // 1 1

    nums1 := []int{1,2,3,4}    // 聲明並初始化
    fmt.Println(len(nums1), cap(nums1))    // 4 4

    nums2 := make([]int,3,5)   // 使用make()函數構造切片
    fmt.Println(len(nums2), cap(nums2))    // 3 5
}

函數參數

當切片作為函數參數時，和數組是不同的，如果一個函數接受一個切片參數，它對切片元素所做的更改將對調用者可見，類似於將指針傳遞給了底層數組。

package main

import (
    "fmt"
)

func Add(numbers []int) {
    for i := 0; i < len(numbers); i++ {
        numbers[i] = numbers[i] + 1
    }
    fmt.Println("numbers in Add:", numbers) // [2 3 4 5 6]
}

func main() {
    var numbers []int
    for i := 0; i < 5; i++ {
        numbers = append(numbers, i+1)
    }

    Add(numbers)

    fmt.Println("numbers in main:", numbers) // [2 3 4 5 6]
}

再看一下上面的例子，把參數由數組變成切片，Add 函數中的修改會影響到 main 函數。

總結

最後來總結一下，面試時也可以這麼來回答：

1. 數組是一個長度固定的數據類型，其長度在定義時就已經確定，不能動態改變；切片是一個長度可變的數據類型，其長度在定義時可以為空，也可以指定一個初始長度。
2. 數組的記憶體空間是在定義時分配的，其大小是固定的；切片的記憶體空間是在運行時動態分配的，其大小是可變的。
3. 當數組作為函數參數時，函數操作的是數組的一個副本，不會影響原始數組；當切片作為函數參數時，函數操作的是切片的引用，會影響原始切片。
4. 切片還有容量的概念，它指的是分配的記憶體空間。

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參考文章：

• https://go.dev/doc/effective_go#arrays
• https://go.dev/blog/slices-intro
• https://levelup.gitconnected.com/go-programming-array-vs-slice-5902b7fdd436

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