11. 數組和切片
數組
數組是同一類型元素的集合。例如，整數集合 5,8,9,79,76 形成一個數組。Go 語言中不允許混合不同類型的元素，例如包含字符串和整數的數組。（譯者注：當然，如果是 interface{} 類型數組，可以包含任意類型）
數組的聲明
一個數組的表示形式為 [n]T。n 表示數組中元素的數量，T 代表每個元素的類型。元素的數量 n 也是該類型的一部分（稍后我們將詳細討論這一點）。
可以使用不同的方式來聲明數組，讓我們一個一個的來看。
package main
import (
"fmt"
)
func main() {
var a [3]int //int array with length 3
fmt.Println(a)
}
var a[3]int 聲明了一個長度為 3 的整型數組。數組中的所有元素都被自動賦值為數組類型的零值。 在這種情況下，a 是一個整型數組，因此 a 的所有元素都被賦值為 0，即 int 型的零值。運行上述程序將 輸出 [0 0 0]。
數組的索引從 0 開始到 length - 1 結束。讓我們給上面的數組賦值。
package main
import (
"fmt"
)
func main() {
var a [3]int //int array with length 3
a[0] = 12 // array index starts at 0
a[1] = 78
a[2] = 50
fmt.Println(a)
}
a[0] 將值賦給數組的第一個元素。該程序將 輸出 [12 78 50]。
讓我們使用 簡略聲明 來創建相同的數組。
package main
import (
"fmt"
)
func main() {
a := [3]int{12, 78, 50} // short hand declaration to create array
fmt.Println(a)
}
上面的程序將會打印相同的 輸出 [12 78 50]。
在簡略聲明中，不需要將數組中所有的元素賦值。
package main
import (
"fmt"
)
func main() {
a := [3]int{12}
fmt.Println(a)
}
在上述程序中的第 8 行 a := [3]int{12} 聲明一個長度為 3 的數組，但只提供了一個值 12，剩下的 2 個元素自動賦值為 0。這個程序將輸出 [12 0 0]。
你甚至可以忽略聲明數組的長度，並用 ... 代替，讓編譯器為你自動計算長度，這在下面的程序中實現。
package main
import (
"fmt"
)
func main() {
a := [...]int{12, 78, 50} // ... makes the compiler determine the length
fmt.Println(a)
}
數組的大小是類型的一部分。因此 [5]int 和 [25]int 是不同類型。數組不能調整大小，不要擔心這個限制，因為 slices 的存在能解決這個問題。
package main
func main() {
a := [3]int{5, 78, 8}
var b [5]int
b = a // not possible since [3]int and [5]int are distinct types
}
在上述程序的第 6 行中, 我們試圖將類型 [3]int 的變量賦給類型為 [5]int 的變量，這是不允許的，因此編譯器將拋出錯誤 main.go:6: cannot use a (type [3]int) as type [5]int in assignment。
數組是值類型
Go 中的數組是值類型而不是引用類型。這意味着當數組賦值給一個新的變量時，該變量會得到一個原始數組的一個副本。如果對新變量進行更改，則不會影響原始數組。
package main
import "fmt"
func main() {
a := [...]string{"USA", "China", "India", "Germany", "France"}
b := a // a copy of a is assigned to b
b[0] = "Singapore"
fmt.Println("a is ", a)
fmt.Println("b is ", b)
}
在上述程序的第 7 行，a 的副本被賦給 b。在第 8 行中，b 的第一個元素改為 Singapore。這不會在原始數組 a 中反映出來。該程序將 輸出,
a is [USA China India Germany France]
b is [Singapore China India Germany France]
同樣，當數組作為參數傳遞給函數時，它們是按值傳遞，而原始數組保持不變。
package main
import "fmt"
func changeLocal(num [5]int) {
num[0] = 55
fmt.Println("inside function ", num)
}
func main() {
num := [...]int{5, 6, 7, 8, 8}
fmt.Println("before passing to function ", num)
changeLocal(num) //num is passed by value
fmt.Println("after passing to function ", num)
}
在上述程序的 13 行中, 數組 num 實際上是通過值傳遞給函數 changeLocal，數組不會因為函數調用而改變。這個程序將輸出,
before passing to function [5 6 7 8 8]
inside function [55 6 7 8 8]
after passing to function [5 6 7 8 8]
數組的長度
通過將數組作為參數傳遞給 len 函數，可以得到數組的長度。
package main
import "fmt"
func main() {
a := [...]float64{67.7, 89.8, 21, 78}
fmt.Println("length of a is",len(a))
}
上面的程序輸出為 length of a is 4。
使用 range 迭代數組
for 循環可用於遍歷數組中的元素。
package main
import "fmt"
func main() {
a := [...]float64{67.7, 89.8, 21, 78}
for i := 0; i < len(a); i++ { // looping from 0 to the length of the array
fmt.Printf("%d th element of a is %.2f\n", i, a[i])
}
}
上面的程序使用 for 循環遍歷數組中的元素，從索引 0 到 length of the array - 1。這個程序運行后打印出，
0 th element of a is 67.70
1 th element of a is 89.80
2 th element of a is 21.00
3 th element of a is 78.00
Go 提供了一種更好、更簡潔的方法，通過使用 for 循環的 range 方法來遍歷數組。range 返回索引和該索引處的值。讓我們使用 range 重寫上面的代碼。我們還可以獲取數組中所有元素的總和。
package main
import "fmt"
func main() {
a := [...]float64{67.7, 89.8, 21, 78}
sum := float64(0)
for i, v := range a {//range returns both the index and value
fmt.Printf("%d the element of a is %.2f\n", i, v)
sum += v
}
fmt.Println("\nsum of all elements of a",sum)
}
上述程序的第 8 行 for i, v := range a 利用的是 for 循環 range 方式。 它將返回索引和該索引處的值。 我們打印這些值，並計算數組 a 中所有元素的總和。 程序的 輸出是，
0 the element of a is 67.70
1 the element of a is 89.80
2 the element of a is 21.00
3 the element of a is 78.00
sum of all elements of a 256.5
如果你只需要值並希望忽略索引，則可以通過用 _ 空白標識符替換索引來執行。
for _, v := range a { // ignores index
}
上面的 for 循環忽略索引，同樣值也可以被忽略。
多維數組
到目前為止我們創建的數組都是一維的，Go 語言可以創建多維數組。
package main
import (
"fmt"
)
func printarray(a [3][2]string) {
for _, v1 := range a {
for _, v2 := range v1 {
fmt.Printf("%s ", v2)
}
fmt.Printf("\n")
}
}
func main() {
a := [3][2]string{
{"lion", "tiger"},
{"cat", "dog"},
{"pigeon", "peacock"}, // this comma is necessary. The compiler will complain if you omit this comma
}
printarray(a)
var b [3][2]string
b[0][0] = "apple"
b[0][1] = "samsung"
b[1][0] = "microsoft"
b[1][1] = "google"
b[2][0] = "AT&T"
b[2][1] = "T-Mobile"
fmt.Printf("\n")
printarray(b)
}
在上述程序的第 17 行，用簡略語法聲明一個二維字符串數組 a 。20 行末尾的逗號是必需的。這是因為根據 Go 語言的規則自動插入分號。至於為什么這是必要的，如果你想了解更多，請閱讀https://golang.org/doc/effective_go.html#semicolons。
另外一個二維數組 b 在 23 行聲明，字符串通過每個索引一個一個添加。這是另一種初始化二維數組的方法。
第 7 行的 printarray 函數使用兩個 range 循環來打印二維數組的內容。上述程序的 輸出是
lion tiger
cat dog
pigeon peacock
apple samsung
microsoft google
AT&T T-Mobile
這就是數組，盡管數組看上去似乎足夠靈活，但是它們具有固定長度的限制，不可能增加數組的長度。這就要用到 切片 了。事實上，在 Go 中，切片比傳統數組更常見。
切片
切片是由數組建立的一種方便、靈活且功能強大的包裝（Wrapper）。切片本身不擁有任何數據。它們只是對現有數組的引用。
創建一個切片
帶有 T 類型元素的切片由 []T 表示
package main
import (
"fmt"
)
func main() {
a := [5]int{76, 77, 78, 79, 80}
var b []int = a[1:4] // creates a slice from a[1] to a[3]
fmt.Println(b)
}
使用語法 a[start:end] 創建一個從 a 數組索引 start 開始到 end - 1 結束的切片。因此，在上述程序的第 9 行中, a[1:4] 從索引 1 到 3 創建了 a 數組的一個切片表示。因此, 切片 b 的值為 [77 78 79]。
讓我們看看另一種創建切片的方法。
package main
import (
"fmt"
)
func main() {
c := []int{6, 7, 8} // creates and array and returns a slice reference
fmt.Println(c)
}
在上述程序的第 9 行，c：= [] int {6，7，8} 創建一個有 3 個整型元素的數組，並返回一個存儲在 c 中的切片引用。
切片的修改
切片自己不擁有任何數據。它只是底層數組的一種表示。對切片所做的任何修改都會反映在底層數組中。
package main
import (
"fmt"
)
func main() {
darr := [...]int{57, 89, 90, 82, 100, 78, 67, 69, 59}
dslice := darr[2:5]
fmt.Println("array before", darr)
for i := range dslice {
dslice[i]++
}
fmt.Println("array after", darr)
}
在上述程序的第 9 行，我們根據數組索引 2,3,4 創建一個切片 dslice。for 循環將這些索引中的值逐個遞增。當我們使用 for 循環打印數組時，我們可以看到對切片的更改反映在數組中。該程序的輸出是
array before [57 89 90 82 100 78 67 69 59]
array after [57 89 91 83 101 78 67 69 59]
當多個切片共用相同的底層數組時，每個切片所做的更改將反映在數組中。
package main
import (
"fmt"
)
func main() {
numa := [3]int{78, 79 ,80}
nums1 := numa[:] // creates a slice which contains all elements of the array
nums2 := numa[:]
fmt.Println("array before change 1", numa)
nums1[0] = 100
fmt.Println("array after modification to slice nums1", numa)
nums2[1] = 101
fmt.Println("array after modification to slice nums2", numa)
}
在 9 行中，numa [:] 缺少開始和結束值。開始和結束的默認值分別為 0 和 len (numa)。兩個切片 nums1 和 nums2 共享相同的數組。該程序的輸出是
array before change 1 [78 79 80]
array after modification to slice nums1 [100 79 80]
array after modification to slice nums2 [100 101 80]
從輸出中可以清楚地看出，當切片共享同一個數組時，每個所做的修改都會反映在數組中。
切片的長度和容量
切片的長度是切片中的元素數。切片的容量是從創建切片索引開始的底層數組中元素數。
讓我們寫一段代碼來更好地理解這點。
package main
import (
"fmt"
)
func main() {
fruitarray := [...]string{"apple", "orange", "grape", "mango", "water melon", "pine apple", "chikoo"}
fruitslice := fruitarray[1:3]
fmt.Printf("length of slice %d capacity %d", len(fruitslice), cap(fruitslice)) // length of is 2 and capacity is 6
}
在上面的程序中，fruitslice 是從 fruitarray 的索引 1 和 2 創建的。 因此，fruitlice 的長度為 2。
fruitarray 的長度是 7。fruiteslice 是從 fruitarray 的索引 1 創建的。因此, fruitslice 的容量是從 fruitarray 索引為 1 開始，也就是說從 orange 開始，該值是 6。因此, fruitslice 的容量為 6。該[程序]輸出切片的 長度為 2 容量為 6 。
切片可以重置其容量。任何超出這一點將導致程序運行時拋出錯誤。
package main
import (
"fmt"
)
func main() {
fruitarray := [...]string{"apple", "orange", "grape", "mango", "water melon", "pine apple", "chikoo"}
fruitslice := fruitarray[1:3]
fmt.Printf("length of slice %d capacity %d\n", len(fruitslice), cap(fruitslice)) // length of is 2 and capacity is 6
fruitslice = fruitslice[:cap(fruitslice)] // re-slicing furitslice till its capacity
fmt.Println("After re-slicing length is",len(fruitslice), "and capacity is",cap(fruitslice))
}
在上述程序的第 11 行中，fruitslice 的容量是重置的。以上程序輸出為，
length of slice 2 capacity 6
After re-slicing length is 6 and capacity is 6
使用 make 創建一個切片
func make（[]T，len，cap）[]T 通過傳遞類型，長度和容量來創建切片。容量是可選參數, 默認值為切片長度。make 函數創建一個數組，並返回引用該數組的切片。
package main
import (
"fmt"
)
func main() {
i := make([]int, 5, 5)
fmt.Println(i)
}
使用 make 創建切片時默認情況下這些值為零。上述程序的輸出為 [0 0 0 0 0]。
追加切片元素
正如我們已經知道數組的長度是固定的，它的長度不能增加。 切片是動態的，使用 append 可以將新元素追加到切片上。append 函數的定義是 func append（s[]T，x ... T）[]T。
x ... T 在函數定義中表示該函數接受參數 x 的個數是可變的。這些類型的函數被稱為[可變函數]。
有一個問題可能會困擾你。如果切片由數組支持，並且數組本身的長度是固定的，那么切片如何具有動態長度。以及內部發生了什么，當新的元素被添加到切片時，會創建一個新的數組。現有數組的元素被復制到這個新數組中，並返回這個新數組的新切片引用。現在新切片的容量是舊切片的兩倍。下面的程序會讓你清晰理解。
package main
import (
"fmt"
)
func main() {
cars := []string{"Ferrari", "Honda", "Ford"}
fmt.Println("cars:", cars, "has old length", len(cars), "and capacity", cap(cars)) // capacity of cars is 3
cars = append(cars, "Toyota")
fmt.Println("cars:", cars, "has new length", len(cars), "and capacity", cap(cars)) // capacity of cars is doubled to 6
}
在上述程序中，cars 的容量最初是 3。在第 10 行，我們給 cars 添加了一個新的元素，並把 append(cars, "Toyota") 返回的切片賦值給 cars。現在 cars 的容量翻了一番，變成了 6。上述程序的輸出是
cars: [Ferrari Honda Ford] has old length 3 and capacity 3
cars: [Ferrari Honda Ford Toyota] has new length 4 and capacity 6
切片類型的零值為 nil。一個 nil 切片的長度和容量為 0。可以使用 append 函數將值追加到 nil 切片。
package main
import (
"fmt"
)
func main() {
var names []string //zero value of a slice is nil
if names == nil {
fmt.Println("slice is nil going to append")
names = append(names, "John", "Sebastian", "Vinay")
fmt.Println("names contents:",names)
}
}
在上面的程序 names 是 nil，我們已經添加 3 個字符串給 names。該程序的輸出是
slice is nil going to append
names contents: [John Sebastian Vinay]
也可以使用 ... 運算符將一個切片添加到另一個切片。 你可以在[可變參數函數]教程中了解有關此運算符的更多信息。
package main
import (
"fmt"
)
func main() {
veggies := []string{"potatoes", "tomatoes", "brinjal"}
fruits := []string{"oranges", "apples"}
food := append(veggies, fruits...)
fmt.Println("food:",food)
}
在上述程序的第 10 行，food 是通過 append(veggies, fruits...) 創建。程序的輸出為 food: [potatoes tomatoes brinjal oranges apples]。
切片的函數傳遞
我們可以認為，切片在內部可由一個結構體類型表示。這是它的表現形式，
type slice struct {
Length int
Capacity int
ZerothElement *byte
}
切片包含長度、容量和指向數組第零個元素的指針。當切片傳遞給函數時，即使它通過值傳遞，指針變量也將引用相同的底層數組。因此，當切片作為參數傳遞給函數時，函數內所做的更改也會在函數外可見。讓我們寫一個程序來檢查這點。
package main
import (
"fmt"
)
func subtactOne(numbers []int) {
for i := range numbers {
numbers[i] -= 2
}
}
func main() {
nos := []int{8, 7, 6}
fmt.Println("slice before function call", nos)
subtactOne(nos) // function modifies the slice
fmt.Println("slice after function call", nos) // modifications are visible outside
}
上述程序的行號 17 中，調用函數將切片中的每個元素遞減 2。在函數調用后打印切片時，這些更改是可見的。如果你還記得，這是不同於數組的，對於函數中一個數組的變化在函數外是不可見的。上述[程序]的輸出是，
array before function call [8 7 6]
array after function call [6 5 4]
多維切片
類似於數組，切片可以有多個維度。
package main
import (
"fmt"
)
func main() {
pls := [][]string {
{"C", "C++"},
{"JavaScript"},
{"Go", "Rust"},
}
for _, v1 := range pls {
for _, v2 := range v1 {
fmt.Printf("%s ", v2)
}
fmt.Printf("\n")
}
}
程序的輸出為，
C C++
JavaScript
Go Rust
內存優化
切片持有對底層數組的引用。只要切片在內存中，數組就不能被垃圾回收。在內存管理方面，這是需要注意的。讓我們假設我們有一個非常大的數組，我們只想處理它的一小部分。然后，我們由這個數組創建一個切片，並開始處理切片。這里需要重點注意的是，在切片引用時數組仍然存在內存中。
一種解決方法是使用 [copy] 函數 func copy(dst，src[]T)int 來生成一個切片的副本。這樣我們可以使用新的切片，原始數組可以被垃圾回收。
package main
import (
"fmt"
)
func countries() []string {
countries := []string{"USA", "Singapore", "Germany", "India", "Australia"}
neededCountries := countries[:len(countries)-2]
countriesCpy := make([]string, len(neededCountries))
copy(countriesCpy, neededCountries) //copies neededCountries to countriesCpy
return countriesCpy
}
func main() {
countriesNeeded := countries()
fmt.Println(countriesNeeded)
}
在上述程序的第 9 行，neededCountries := countries[:len(countries)-2 創建一個去掉尾部 2 個元素的切片 countries，在上述程序的 11 行，將 neededCountries 復制到 countriesCpy 同時在函數的下一行返回 countriesCpy。現在 countries 數組可以被垃圾回收, 因為 neededCountries 不再被引用。