共计 14926 个字符，预计需要花费 38 分钟才能阅读完成。
array 和 slice 看似相似，却有着极大的不同，但他们之间还有着千次万缕的联系 slice 是引用类型、是 array 的引用，相当于动态数组，这些都是 slice 的特性，但是 slice 底层如何表现，内存中是如何分配的，特别是在程序中大量使用 slice 的情况下，怎样可以高效使用 slice？今天借助 Go 的 unsafe 包来探索 array 和 slice 的各种奥妙。
数组
slice 是在 array 的基础上实现的，需要先详细了解一下数组。
维基上如此介绍数组：
在计算机科学中，数组数据结构（英语：array data structure），简称数组（英语：Array），是由相同类型的元素（element）的集合所组成的数据结构，分配一块连续的内存来存储，利用元素的索引（index）可以计算出该元素对应的存储地址。数组设计之初是在形式上依赖内存分配而成的，所以必须在使用前预先请求空间。这使得数组有以下特性：
请求空间以后大小固定，不能再改变（数据溢出问题）；
在内存中有空间连续性的表现，中间不会存在其他程序需要调用的数据，为此数组的专用内存空间；
在旧式编程语言中（如有中阶语言之称的 C），程序不会对数组的操作做下界判断，也就有潜在的越界操作的风险（比如会把数据写在运行中程序需要调用的核心部分的内存上）。
根据维基的介绍，了解到数组是存储在一段连续的内存中，每个元素的类型相同，即是每个元素的宽度相同，可以根据元素的宽度计算元素存储的位置。通过这段介绍总结一下数组有一下特性：
分配在连续的内存地址上
元素类型一致，元素存储宽度一致
空间大小固定，不能修改
可以通过索引计算出元素对应存储的位置（只需要知道数组内存的起始位置和数据元素宽度即可）
会出现数据溢出的问题（下标越界）
Go 中的数组如何实现的呢，恰恰就是这么实现的，实际上几乎所有计算机语言，数组的实现都是相似的，也拥有上面总结的特性。Go 语言的数组不同于 C 语言或者其他语言的数组，C 语言的数组变量是指向数组第一个元素的指针；而 Go 语言的数组是一个值，Go 语言中的数组是值类型，一个数组变量就表示着整个数组，意味着 Go 语言的数组在传递的时候，传递的是原数组的拷贝。
在程序中数组的初始化有两种方法 arr := [10]int{} 或 var arr [10]int，但是不能使用 make 来创建，数组这节结束时再探讨一下这个问题。使用 unsafe 来看一下在内存中都是如何存储的吧：
package main
import (
“fmt”
“unsafe”
)
func main() {
var arr = [3]int{1, 2, 3}
fmt.Println(unsafe.Sizeof(arr))
size := unsafe.Sizeof(arr[0])
// 获取数组指定索引元素的值
fmt.Println(*(*int)(unsafe.Pointer(uintptr(unsafe.Pointer(&arr[0])) + 1*size)))
// 设置数组指定索引元素的值
*(*int)(unsafe.Pointer(uintptr(unsafe.Pointer(&arr[0])) + 1*size)) = 10
fmt.Println(arr[1])
}
这段代码的输出如下 (Go Playground)：
12210
首先说 12 是 fmt.Println(unsafe.Sizeof(arr)) 输出的，unsafe.Sizeof 用来计算当前变量的值在内存中的大小，12 这个代表一个 int 有 4 个字节，3 * 4 就是 12。这是在 32 位平台上运行得出的结果，如果在 64 位平台上运行数组的大小是 24。从这里可以看出 [3]int 在内存中由 3 个连续的 int 类型组成，且有 12 个字节那么长，这就说明了数组在内存中没有存储多余的数据，只存储元素本身。
size := unsafe.Sizeof(arr[0]) 用来计算单个元素的宽度，int 在 32 位平台上就是 4 个字节，uintptr(unsafe.Pointer(&arr[0])) 用来计算数组起始位置的指针，1*size 用来获取索引为 1 的元素相对数组起始位置的偏移，unsafe.Pointer(uintptr(unsafe.Pointer(&arr[0])) + 1*size)) 获取索引为 1 的元素指针，*(*int) 用来转换指针位置的数据类型，因为 int 是 4 个字节，所以只会读取 4 个字节的数据，由元素类型限制数据宽度，来确定元素的结束位置，因此得到的结果是 2。
上一个步骤获取元素的值，其中先获取了元素的指针，赋值的时候只需要对这个指针位置设置值就可以了，*(*int)(unsafe.Pointer(uintptr(unsafe.Pointer(&arr[0])) + 1*size)) = 10 就是用来给指定下标元素赋值。
package main
import (
“fmt”
“unsafe”
)
func main() {
n:= 10
var arr = [n]int{}
fmt.Println(arr)
}
如上代码，动态的给数组设定长度，会导致编译错误 non-constant array bound n，由此推导数组的所有操作都是编译时完成的，会转成对应的指令，通过这个特性知道数组的长度是数组类型不可或缺的一部分，并且必须在编写程序时确定。可以通过 GOOS=linux GOARCH=amd64 go tool compile -S array.go 来获取对应的汇编代码，在 array.go 中做一些数组相关的操作，查看转换对应的指令。
之前的疑问，为什么数组不能用 make 创建？上面分析了解到数组操作是在编译时转换成对应指令的，而 make 是在运行时处理（特殊状态下会做编译器优化，make 可以被优化，下面 slice 分析时来讲）。
slice
因为数组是固定长度且是值传递，很不灵活，所以在 Go 程序中很少看到数组的影子。然而 slice 无处不在，slice 以数组为基础，提供强大的功能和遍历性。slice 的类型规范是[]T，slice T 元素的类型。与数组类型不同，slice 类型没有指定的长度。
slice 申明的几种方法：
s := []int{1, 2, 3} 简短的赋值语句 var s []int var 申明 make([]int, 3, 8) 或 make([]int, 3) make 内置方法创建 s := ss[:5] 从切片或者数组创建
slice 有两个内置函数来获取其属性：
len 获取 slice 的长度 cap 获取 slice 的容量
slice 的属性，这东西是什么，还需借助 unsafe 来探究一下。
package main
import (
“fmt”
“unsafe”
)
func main() {
s := make([]int, 10, 20)
s[2] = 100
s[9] = 200
size := unsafe.Sizeof(0)
fmt.Printf(“%x\n”, *(*uintptr)(unsafe.Pointer(&s)))
fmt.Println(*(*int)(unsafe.Pointer(uintptr(unsafe.Pointer(&s)) + size)))
fmt.Println(*(*int)(unsafe.Pointer(uintptr(unsafe.Pointer(&s)) + size*2)))
fmt.Println(*(*[20]int)(unsafe.Pointer(*(*uintptr)(unsafe.Pointer(&s)))))
}
这段代码的输出如下 (Go Playground)：
c00007ce901020[0 0 100 0 0 0 0 0 0 200 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0]
这段输出除了第一个，剩余三个好像都能看出点什么，10 不是创建 slice 的长度吗，20 不就是指定的容量吗，最后这个看起来有点像 slice 里面的数据，但是数量貌似有点多，从第三个元素和第十个元素来看，正好是给 slice 索引 2 和 10 指定的值，但是切片不是长度是 10 个吗，难道这个是容量，容量刚好是 20 个。
第二和第三个输出很好弄明白，就是 slice 的长度和容量，最后一个其实是 slice 引用底层数组的数据，因为创建容量为 20，所以底层数组的长度就是 20，从这里了解到切片是引用底层数组上的一段数据，底层数组的长度就是 slice 的容量，由于数组长度不可变的特性，当 slice 的长度达到容量大小之后就需要考虑扩容，不是说数组长度不能变吗，那 slice 怎么实现扩容呢，其实就是在内存上分配一个更大的数组，把当前数组上的内容拷贝到新的数组上，slice 来引用新的数组，这样就实现扩容了。
说了这么多，还是没有看出来 slice 是如何引用数组的，额…… 之前的程序还有一个输出没有搞懂是什么，难道这个就是底层数组的引用。
package main
import (
“fmt”
“unsafe”
)
func main() {
arr := [10]int{1, 2, 3}
arr[7] = 100
arr[9] = 200
fmt.Println(arr)
s1 := arr[:]
s2 := arr[2:8]
size := unsafe.Sizeof(0)
fmt.Println(“———-s1———“)
fmt.Printf(“%x\n”, *(*uintptr)(unsafe.Pointer(&s1)))
fmt.Printf(“%x\n”, uintptr(unsafe.Pointer(&arr[0])))
fmt.Println(*(*int)(unsafe.Pointer(uintptr(unsafe.Pointer(&s1)) + size)))
fmt.Println(*(*int)(unsafe.Pointer(uintptr(unsafe.Pointer(&s1)) + size*2)))
fmt.Println(s1)
fmt.Println(*(*[10]int)(unsafe.Pointer(*(*uintptr)(unsafe.Pointer(&s1)))))
fmt.Println(“———-s2———“)
fmt.Printf(“%x\n”, *(*uintptr)(unsafe.Pointer(&s2)))
fmt.Printf(“%x\n”, uintptr(unsafe.Pointer(&arr[0]))+size*2)
fmt.Println(*(*int)(unsafe.Pointer(uintptr(unsafe.Pointer(&s2)) + size)))
fmt.Println(*(*int)(unsafe.Pointer(uintptr(unsafe.Pointer(&s2)) + size*2)))
fmt.Println(s2)
fmt.Println(*(*[8]int)(unsafe.Pointer(*(*uintptr)(unsafe.Pointer(&s2)))))
}
以上代码输出如下(Go Playground)：
[1 2 3 0 0 0 0 100 0 200] ———-s1——— c00001c0a0 c00001c0a0 10 10 [1 2 3 0 0 0 0 100 0 200] [1 2 3 0 0 0 0 100 0 200] ———-s2——— c00001c0b0 c00001c0b0 6 8 [3 0 0 0 0 100][3 0 0 0 0 100 0 200]
这段输出看起来有点小复杂，第一行输出就不用说了吧，这个是打印整个数组的数据。先分析一下 s1 变量的下面的输出吧，s1 := arr[:] 引用了整个数组，所以在第 5、6 行输出都是 10，因为数组长度为 10，所有 s1 的长度和容量都为 10，那第 3、4 行输出是什么呢，他们怎么都一样呢，之前分析数组的时候 通过 uintptr(unsafe.Pointer(&arr[0])) 来获取数组起始位置的指针的，那么第 4 行打印的就是数组的指针，这么就了解了第三行输出的是上面了吧，就是数组起始位置的指针，所以 *(*uintptr)(unsafe.Pointer(&s1)) 获取的就是引用数组的指针，但是这个并不是数组起始位置的指针，而是 slice 引用数组元素的指针，为什么这么说呢？
接着看 s2 变量下面的输出吧，s2 := arr[2:8] 引用数组第 3~8 的元素，那么 s2 的长度就是 6。根据经验可以知道 s2 变量输出下面第 3 行就是 slice 的长度，但是为啥第 4 行是 8 呢，slice 应用数组的指定索引起始位置到数组结尾就是 slice 的容量，所以 所以从第 3 个位置到末尾，就是 8 个容量。在看第 1 行和第 2 行的输出，之前分析数组的时候通过 uintptr(unsafe.Pointer(&arr[0]))+size*2 来获取数组指定索引位置的指针，那么这段第 2 行就是数组索引为 2 的元素指针，*(*uintptr)(unsafe.Pointer(&s2)) 是获取切片的指针，第 1 行和第 2 行输出一致，所以 slice 实际是引用数组元素位置的指针，并不是数组起始位置的指针。
总结：
slice 是的起始位置是引用数组元素位置的指针。
slice 的长度是引用数组元素起始位置到结束位置的长度。
slice 的容量是引用数组元素起始位置到数组末尾的长度。
经过上面一轮分析了解到 slice 有三个属性，引用数组元素位置指针、长度和容量。实际上 slice 的结构像下图一样：
slice 增长
slice 是如何增长的，用 unsafe 分析一下看看：
package main
import (
“fmt”
“unsafe”
)
func main() {
s := make([]int, 9, 10)
// 引用底层的数组地址
fmt.Printf(“%x\n”, *(*uintptr)(unsafe.Pointer(&s)))
s = append(s, 1)
// 引用底层的数组地址
fmt.Printf(“%x\n”, *(*uintptr)(unsafe.Pointer(&s)))
s = append(s, 1)
// 引用底层的数组地址
fmt.Printf(“%x\n”, *(*uintptr)(unsafe.Pointer(&s)))
}
以上代码的输出(Go Playground):
c000082e90 9 10 c000082e90 10 10 c00009a00011 20
从结果上看前两次地址是一样的，初始化一个长度为 9，容量为 10 的 slice，当第一次 append 的时候容量是足够的，所以底层引用数组地址未发生变化，此时 slice 的长度和容量都为 10，之后再次 append 的时候发现底层数组的地址不一样了，因为 slice 的长度超过了容量，但是新的 slice 容量并不是 11 而是 20，这要说 slice 的机制了，因为数组长度不可变，想扩容 slice 就必须分配一个更大的数组，并把之前的数据拷贝到新数组，如果一次只增加 1 个长度，那就会那发生大量的内存分配和数据拷贝，这个成本是很大的，所以 slice 是有一个增长策略的。
Go 标准库 runtime/slice.go 当中有详细的 slice 增长策略的逻辑：
func growslice(et *_type, old slice, cap int) slice {
…..
// 计算新的容量，核心算法用来决定 slice 容量增长
newcap := old.cap
doublecap := newcap + newcap
if cap > doublecap {
newcap = cap
} else {
if old.len < 1024 {
newcap = doublecap
} else {
for 0 < newcap && newcap < cap {
newcap += newcap / 4
}
if newcap <= 0 {
newcap = cap
}
}
}
// 根据 et.size 调整新的容量
var overflow bool
var lenmem, newlenmem, capmem uintptr
switch {
case et.size == 1:
lenmem = uintptr(old.len)
newlenmem = uintptr(cap)
capmem = roundupsize(uintptr(newcap))
overflow = uintptr(newcap) > maxAlloc
newcap = int(capmem)
case et.size == sys.PtrSize:
lenmem = uintptr(old.len) * sys.PtrSize
newlenmem = uintptr(cap) * sys.PtrSize
capmem = roundupsize(uintptr(newcap) * sys.PtrSize)
overflow = uintptr(newcap) > maxAlloc/sys.PtrSize
newcap = int(capmem / sys.PtrSize)
case isPowerOfTwo(et.size):
var shift uintptr
if sys.PtrSize == 8 {
// Mask shift for better code generation.
shift = uintptr(sys.Ctz64(uint64(et.size))) & 63
} else {
shift = uintptr(sys.Ctz32(uint32(et.size))) & 31
}
lenmem = uintptr(old.len) << shift
newlenmem = uintptr(cap) << shift
capmem = roundupsize(uintptr(newcap) << shift)
overflow = uintptr(newcap) > (maxAlloc >> shift)
newcap = int(capmem >> shift)
default:
lenmem = uintptr(old.len) * et.size
newlenmem = uintptr(cap) * et.size
capmem = roundupsize(uintptr(newcap) * et.size)
overflow = uintptr(newcap) > maxSliceCap(et.size)
newcap = int(capmem / et.size)
}
……
var p unsafe.Pointer
if et.kind&kindNoPointers != 0 {
p = mallocgc(capmem, nil, false) // 分配新的内存
memmove(p, old.array, lenmem) // 拷贝数据
memclrNoHeapPointers(add(p, newlenmem), capmem-newlenmem)
} else {
p = mallocgc(capmem, et, true) // 分配新的内存
if !writeBarrier.enabled {
memmove(p, old.array, lenmem)
} else {
for i := uintptr(0); i < lenmem; i += et.size {
typedmemmove(et, add(p, i), add(old.array, i)) // 拷贝数据
}
}
}
return slice{p, old.len, newcap} // 新 slice 引用新的数组，长度为旧数组的长度，容量为新数组的容量
}
基本呢就三个步骤，计算新的容量、分配新的数组、拷贝数据到新数组，社区很多人分享 slice 的增长方法，实际都不是很精确，因为大家只分析了计算 newcap 的那一段，也就是上面注释的第一部分，下面的 switch 根据 et.size 来调整 newcap 一段被直接忽略，社区的结论是：” 如果 selic 的容量小于 1024 个元素，那么扩容的时候 slice 的 cap 就翻番，乘以 2；一旦元素个数超过 1024 个元素，增长因子就变成 1.25，即每次增加原来容量的四分之一 ” 大多数情况也确实如此，但是根据 newcap 的计算规则，如果新的容量超过旧的容量 2 倍时会直接按新的容量分配，真的是这样吗?
package main
import (
“fmt”
)
func main() {
s := make([]int, 10, 10)
fmt.Println(len(s), cap(s))
s2 := make([]int, 40)
s = append(s, s2…)
fmt.Println(len(s), cap(s))
}
以上代码的输出(Go Playground):
10 1050 52
这个结果有点出人意料，如果是 2 倍增长应该是 10 * 2 * 2 * 2 结果应该是 80，如果说新的容量高于旧容量的两倍但结果也不是 50，实际上 newcap 的结果就是 50，那段逻辑很好理解，但是 switch 根据 et.size 来调整 newcap 后就是 52 了，这段逻辑走到了 case et.size == sys.PtrSize 这段，详细的以后做源码分析再说。
总结
当 slice 的长度超过其容量，会分配新的数组，并把旧数组上的值拷贝到新的数组
逐个元素添加到 slice 并操过其容量，如果 selic 的容量小于 1024 个元素，那么扩容的时候 slice 的 cap 就翻番，乘以 2；一旦元素个数超过 1024 个元素，增长因子就变成 1.25，即每次增加原来容量的四分之一。
批量添加元素，当新的容量高于旧容量的两倍，就会分配比新容量稍大一些，并不会按上面第二条的规则扩容。
当 slice 发生扩容，引用新数组后，slice 操作不会再影响旧的数组，而是新的数组（社区经常讨论的传递 slice 容量超出后，修改数据不会作用到旧的数据上），所以往往设计函数如果会对长度调整都会返回新的 slice，例如 append 方法。
slice 是引用类型？
slice 不发生扩容，所有的修改都会作用在原数组上，那如果把 slice 传递给一个函数或者赋值给另一个变量会发生什么呢，slice 是引用类型，会有新的内存被分配吗。
package main
import (
“fmt”
“strings”
“unsafe”
)
func main() {
s := make([]int, 10, 20)
size := unsafe.Sizeof(0)
fmt.Printf(“%p\n”, &s)
fmt.Printf(“%x\n”, *(*uintptr)(unsafe.Pointer(&s)))
fmt.Println(*(*int)(unsafe.Pointer(uintptr(unsafe.Pointer(&s)) + size)))
fmt.Println(*(*int)(unsafe.Pointer(uintptr(unsafe.Pointer(&s)) + size*2)))
slice(s)
s1 := s
fmt.Printf(“%p\n”, &s1)
fmt.Printf(“%x\n”, *(*uintptr)(unsafe.Pointer(&s1)))
fmt.Println(*(*int)(unsafe.Pointer(uintptr(unsafe.Pointer(&s1)) + size)))
fmt.Println(*(*int)(unsafe.Pointer(uintptr(unsafe.Pointer(&s1)) + size*2)))
fmt.Println(strings.Repeat(“-“, 50))
*(*int)(unsafe.Pointer(uintptr(unsafe.Pointer(&s1)) + size)) = 20
fmt.Printf(“%x\n”, *(*uintptr)(unsafe.Pointer(&s)))
fmt.Println(*(*int)(unsafe.Pointer(uintptr(unsafe.Pointer(&s)) + size)))
fmt.Println(*(*int)(unsafe.Pointer(uintptr(unsafe.Pointer(&s)) + size*2)))
fmt.Printf(“%x\n”, *(*uintptr)(unsafe.Pointer(&s1)))
fmt.Println(*(*int)(unsafe.Pointer(uintptr(unsafe.Pointer(&s1)) + size)))
fmt.Println(*(*int)(unsafe.Pointer(uintptr(unsafe.Pointer(&s1)) + size*2)))
fmt.Println(s)
fmt.Println(s1)
fmt.Println(strings.Repeat(“-“, 50))
s2 := s
s2 = append(s2, 1)
fmt.Println(len(s), cap(s), s)
fmt.Println(len(s1), cap(s1), s1)
fmt.Println(len(s2), cap(s2), s2)
}
func slice(s []int) {
size := unsafe.Sizeof(0)
fmt.Printf(“%p\n”, &s)
fmt.Printf(“%x\n”, *(*uintptr)(unsafe.Pointer(&s)))
fmt.Println(*(*int)(unsafe.Pointer(uintptr(unsafe.Pointer(&s)) + size)))
fmt.Println(*(*int)(unsafe.Pointer(uintptr(unsafe.Pointer(&s)) + size*2)))
}
这个例子 (Go Playground) 比较长就不逐一分析了，在这个例子里面调用函数传递 slice 其变量的地址发生了变化，但是引用数组的地址，slice 的长度和容量都没有变化，这说明是对 slice 的浅拷贝，拷贝 slice 的三个属性创建一个新的变量，虽然引用底层数组还是一个，但是变量并不是一个。
第二个创建 s1 变量，使用 s 为其赋值，发现 s1 和函数调用一样也是 s 的浅拷贝，之后修改 s1 的长度发现 s1 的长度发生变化，但是 s 的长度保持不变，这也说明 s1 就是 s 的浅拷贝。
这样设计有什么优势呢，第三步创建 s2 变量，并且 append 一个元素，发现 s2 的长度发生变化了，s 并没有，虽然这个数据就在底层数组上，但是用常规的方法 s 是看不到第 11 个位置上的数据的，s1 因为长度覆盖到第 11 个元素，所有能够看到这个数据的变化。这里能看到采用浅拷贝的方式可以使得切片的属性各自独立，而不会相互影响，这样可以有一定的隔离性，缺点也很明显，如果两个变量都引用同一个数组，同时 append，在不发生扩容的情况下，总是最后一个 append 的结果被保留，可能引起一些编程上疑惑。
总结
slice 是引用类型，但是和 C 传引用是有区别的，C 里面的传引用是在编译器对原变量数据引用，并不会发生内存分配，而 Go 里面的引用类型传递和赋值会进行浅拷贝，在 32 位平台上有 12 个字节的内存分配，在 64 位上有 24 字节的内存分配。
传引用和引用类型是有区别的，slice 是引用类型。
slice 的三种状态
slice 有三种状态：零切片、空切片、nil 切片。
零切片
所有的类型都有零值，如果 slice 所引用数组元素都没有赋值，就是所有元素都是类型零值，那这就是零切片。
package main
import “fmt”
func main() {
var s = make([]int, 10)
fmt.Println(s)
var s1 = make([]*int, 10)
fmt.Println(s1)
var s2 = make([]string, 10)
fmt.Println(s2)
}
以上代码输出(Go Playground):
[0 0 0 0 0 0 0 0 0 0] [<nil> <nil> <nil> <nil> <nil> <nil> <nil> <nil> <nil> <nil>][]
零切片很好理解，数组元素都为类型零值即为零切片，这种状态下的 slice 和正常的 slice 操作没有任何区别。
空切片
空切片可以理解就是切片的长度为 0，就是说 slice 没有元素。社区大多数解释空切片为引用底层数组为 zerobase 这个特殊的指针。但是从操作上看空切片所有的表现就是切片长度为 0，如果容量也为零底层数组就会指向 zerobase，这样就不会发生内存分配，如果容量不会零就会指向底层数据，会有内存分配。
package main
import (
“fmt”
“reflect”
“strings”
“unsafe”
)
func main() {
var s []int
s1 := make([]int, 0)
s2 := make([]int, 0, 0)
s3 := make([]int, 0, 100)
arr := [10]int{}
s4 := arr[:0]
fmt.Println(strings.Repeat(“–s–“, 10))
fmt.Println(*(*reflect.SliceHeader)(unsafe.Pointer(&s)))
fmt.Println(s)
fmt.Println(s == nil)
fmt.Println(strings.Repeat(“–s1–“, 10))
fmt.Println(*(*reflect.SliceHeader)(unsafe.Pointer(&s1)))
fmt.Println(s1)
fmt.Println(s1 == nil)
fmt.Println(strings.Repeat(“–s2–“, 10))
fmt.Println(*(*reflect.SliceHeader)(unsafe.Pointer(&s2)))
fmt.Println(s2)
fmt.Println(s2 == nil)
fmt.Println(strings.Repeat(“–s3–“, 10))
fmt.Println(*(*reflect.SliceHeader)(unsafe.Pointer(&s3)))
fmt.Println(s3)
fmt.Println(s3 == nil)
fmt.Println(strings.Repeat(“–s4–“, 10))
fmt.Println(*(*reflect.SliceHeader)(unsafe.Pointer(&s4)))
fmt.Println(s4)
fmt.Println(s4 == nil)
}
以上代码输出(Go Playground):
–s—-s—-s—-s—-s—-s—-s—-s—-s—-s– {0 0 0} [] –s1—-s1—-s1—-s1—-s1—-s1—-s1—-s1—-s1—-s1– {18349960 0 0} [] –s2—-s2—-s2—-s2—-s2—-s2—-s2—-s2—-s2—-s2– {18349960 0 0} [] –s3—-s3—-s3—-s3—-s3—-s3—-s3—-s3—-s3—-s3– {824634269696 0 100} [] –s4—-s4—-s4—-s4—-s4—-s4—-s4—-s4—-s4—-s4– {824633835680 0 10}[]
以上示例中除了 s 其它的 slice 都是空切片，打印出来全部都是 []，s 是 nil 切片下一小节说。要注意 s1 和 s2 的长度和容量都为 0，且引用数组指针都是 18349960，这点太重要了，因为他们都指向 zerobase 这个特殊的指针，是没有内存分配的。
nil 切片
什么是 nil 切片，这个名字说明 nil 切片没有引用任何底层数组，底层数组的地址为 nil 就是 nil 切片。上一小节中的 s 就是一个 nil 切片，它的底层数组指针为 0，代表是一个 nil 指针。
总结
零切片就是其元素值都是元素类型的零值的切片。空切片就是数组指针不为 nil，且 slice 的长度为 0。nil 切片就是引用底层数组指针为 nil 的 slice。
操作上零切片、空切片和正常的切片都没有任何区别，但是 nil 切片会多两个特性，一个 nil 切片等于 nil 值，且进行 json 序列化时其值为 null，nil 切片还可以通过赋值为 nil 获得。
数组与 slice 大比拼
对数组和 slice 做了性能测试，源码在 GitHub。
对不同容量和数组和切片做性能测试，代码如下，分为：100、1000、10000、100000、1000000、10000000
func BenchmarkSlice100(b *testing.B) {
for i := 0; i < b.N; i++ {
s := make([]int, 100)
for i, v := range s {
s[i] = 1 + i
_ = v
}
}
}
func BenchmarkArray100(b *testing.B) {
for i := 0; i < b.N; i++ {
a := [100]int{}
for i, v := range a {
a[i] = 1 + i
_ = v
}
}
}
测试结果如下：
goos: darwin goarch: amd64 pkg: github.com/thinkeridea/example/array_slice/test BenchmarkSlice100-8 20000000 69.8 ns/op 0 B/op 0 allocs/op BenchmarkArray100-8 20000000 69.0 ns/op 0 B/op 0 allocs/op BenchmarkSlice1000-8 5000000 318 ns/op 0 B/op 0 allocs/op BenchmarkArray1000-8 5000000 316 ns/op 0 B/op 0 allocs/op BenchmarkSlice10000-8 200000 9024 ns/op 81920 B/op 1 allocs/op BenchmarkArray10000-8 500000 3143 ns/op 0 B/op 0 allocs/op BenchmarkSlice100000-8 10000 114398 ns/op 802816 B/op 1 allocs/op BenchmarkArray100000-8 20000 61856 ns/op 0 B/op 0 allocs/op BenchmarkSlice1000000-8 2000 927946 ns/op 8003584 B/op 1 allocs/op BenchmarkArray1000000-8 5000 342442 ns/op 0 B/op 0 allocs/op BenchmarkSlice10000000-8 100 10555770 ns/op 80003072 B/op 1 allocs/op BenchmarkArray10000000-8 50 22918998 ns/op 80003072 B/op 1 allocs/op PASSok github.com/thinkeridea/example/array_slice/test 23.333s
从上面的结果可以发现数组和 slice 在 1000 以内的容量上时性能机会一致，而且都没有内存分配，这应该是编译器对 slice 的特殊优化。从 10000~1000000 容量时数组的效率就比 slice 好了一倍有余，主要原因是数组在没有内存分配做了编译优化，而 slice 有内存分配。但是 10000000 容量往后数组性能大幅度下降，slice 是数组性能的两倍，两个都在运行时做了内存分配，其实这么大的数组还真是不常见，也没有比较做编译器优化了。
slice 与数组的应用场景总结
slice 和数组有些差别，特别是应用层上，特性差别很大，那什么时间使用数组，什么时间使用切片呢。之前做了性能测试，在 1000 以内性能几乎一致，只有 10000~1000000 时才会出现数组性能好于 slice，由于数组在编译时确定长度，也就是再编写程序时必须确认长度，所有往常不会用到更大的数组，大多数都在 1000 以内的长度。我认为如果在编写程序是就已经确定数据长度，建议用数组，而且竟可能是局部使用的位置建议用数组（避免传递产生值拷贝），比如一天 24 小时，一小时 60 分钟，ip 是 4 个 byte 这种情况是可以用时数组的。
为什么推荐用数组，只要能在编写程序是确定数据长度我都会用数组，因为其类型会帮助阅读理解程序，dayHour := [24]Data 一眼就知道是按小时切分数据存储的，如要传递数组时可以考虑传递数组的指针，当然会带来一些操作不方便，往常我使用数组都是不需要传递给其它函数的，可能会在 struct 里面保存数组，然后传递 struct 的指针，或者用 unsafe 来反解析数组指针到新的数组，也不会产生数据拷贝，并且只增加一句转换语句。slice 会比数组多存储三个 int 的属性，而且指针引用会增加 GC 扫描的成本，每次传递都会对这三个属性进行拷贝，如果可以也可以考虑传递 slice 的指针，指针只有一个 int 的大小。
对于不确定大小的数据只能用 slice，否则就要自己做扩容很麻烦，对于确定大小的集合建议使用数组。
转载：
本文作者：戚银（thinkeridea）本文链接：https://blog.thinkeridea.com/… 版权声明：本博客所有文章除特别声明外，均采用 CC BY 4.0 CN 协议 许可协议。转载请注明出处！
