面试官：谈谈 Go slice 实现原理

大家好，我是木川

一、什么是切片

在 Go 语言中的切片（slice）是一种灵活的动态数组，它可以自动扩展和收缩，是 Go 语言中非常重要的数据结构之一。切片是基于数组实现的，它的底层是数组，可以理解为对底层数组的抽象。

二、实现原理

在 Go 语言的源码包中，src/runtime/slice.go 定义了切片的数据结构：

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

切片占用 24 个字节：

• array：指向底层数组的指针，占用 8 个字节。当你创建一个切片时，Go 会分配一个底层数组，并将切片的指针指向该数组。

• len：切片中元素的数量，占用 8 个字节。

• cap：切片的容量，cap 总是大于等于 len，占用 8 个字节。

三、初始化方式

切片有 4 种初始化方式：

// 初始化方式 1：直接声明
var slice1 []int

// 初始化方式 2：使用字面量
slice2 := []int{1, 2, 3, 4}

// 初始化方式 3：使用 make 创建切片
slice3 := make([]int, 3, 5)

// 初始化方式 4：从切片或数组“截取”
slice4 := arr[1:3]

通过一个简单的程序，我们可以看到切片初始化时调用的底层函数：

package main

import "fmt"

func main() {
    slice := make([]int, 0)
    slice = append(slice, 1)
    fmt.Println(slice, len(slice), cap(slice))
}

通过 go tool compile -S test.go | grep CALL 得到汇编代码，可以看到初始化切片调用了 runtime.makeslice 函数，这个函数的主要工作是计算切片所需内存大小，然后调用 mallocgc 进行内存分配。

所需内存大小 = 切片中元素大小 * 切片的容量

func makeslice(et *_type, len, cap int) unsafe.Pointer {
    mem, overflow := math.MulUintptr(et.size, uintptr(cap))
    if overflow || mem > maxAlloc || len < 0 || len > cap {
        mem, overflow := math.MulUintptr(et.size, uintptr(len))
        if overflow || mem > maxAlloc || len < 0 {
            panicmakeslicelen()
        }
        panicmakeslicecap()
    }

    return mallocgc(mem, et, true)
}

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