go语言关于切片类型内存地址的理解

本文探讨Go语言中切片类型的内存地址概念。切片变量实际上存储的是底层数组的第一个元素地址,当切片作为参数传递时,尽管形参和实参位于不同内存空间,但它们指向同一个数组。在添加元素导致数组扩容时,切片的地址会发生变化,不会影响原始数组。如果预先设定切片容量,添加元素后地址不变,形参和实参的变化会相互影响。

学习go语言切片类型时遇到了这样一个问题。

首先,在go中,切片类型的变量实际上存放的是一个地址,该地址即为其引用的底层数组的第一个元素的地址,也可以说是这个数组的地址。
在这里插入图片描述
如图所示,创建一个名为s的切片:

var s = []int{1,2,3}

变量s储存在栈区,其地址为0x000050420,而其值并不是数组[1, 2, 3],而是存放的数组[1, 2, 3]的地址。该数组存放在堆区,地址为0x000074080(第一个元素的地址,后面开辟了连续的地址空间存放后续元素)。
因此,不难想到,将切片传入函数中,形参是实参值的拷贝,此时虽然形参和实参本身是不同的内存空间,但他们的值使得各自都指向同一底层数组,因此当形参改变时(添加元素,改变某元素值),函数调用后实参同样会被改变(其实是指向的底层数组的改变),这和其他一些类型传入函数时有很大不同

package main

import (
	"fmt"
)

func change(a []int) {
	a[0] = 2
	fmt.Printf("%p\n", a)
	fmt.Println(a)
}
func main() {
	s := make([]int, 5)
	fmt.Println(s)
	change(s)
	fmt.Println(s)
	fmt.Printf("%p\n", s)
}
/*结果
[0 0 0 0 0]
0xc0000700c0
[2 0 0 0 0]
[2 0 0 0 0]
0xc0000700c0
/*

不难发现,形参a和实参s都指向了相同的数组地址,通过形参a改变数组元素值,实参同样会受到影响。那我们添加一个元素试试。

package main

import (
	"fmt"
)

func change(a []int) {
	a = append(a, 1)
	fmt.Printf("%p\n", a)
	fmt.Println(a)
}
func main() {
	s := make([]int, 5)
	fmt.Println(s)
	change(s)
	fmt.Println(s)
	fmt.Printf("%p\n", s)
}
/*结果
[0 0 0 0 0]
0xc000060050
[0 0 0 0 0 1]
[0 0 0 0 0]
0xc0000700c0
/*

这时发现实参指向的数组竟然没有变化,怎么回事?
看输出结果明白了,形参添加元素后指向的地址变了,因此其指向的数组是原数组的拷贝,当然不会影响原数组了。
什么原因呢?当添加元素时,若数组容量不够的话,则将原数组进行扩容,扩容后由于要求数组的地址空间连续,因此原地址不满足条件,会在开辟一片新的空内存区域存放扩容后的数组,因此形参存放的地址改变了,而实参对应的原数组并没有改变。
那么根据这个原理,如果数组容量够的话,增加元素后数组地址不会改变,因此形参的改变理应也会影响实参。如下所示,在s初始化时增加其容量:

package main

import (
	"fmt"
)

func change(a []int) {
	a = append(a, 1)
	fmt.Printf("%p\n", a)
	fmt.Println(a)
}
func main() {
	s := make([]int, 5, 8)
	fmt.Println(s)
	change(s)
	fmt.Println(s)
	fmt.Printf("%p\n", s)
}
/*结果
[0 0 0 0 0]
0xc000074080
[0 0 0 0 0 1]
[0 0 0 0 0]
0xc000074080
/*

发现了和预计结果不一样的现象。就如同预测的一样,形参和实参指向的地址是一样的,但为什么和实参的输出不一样?同一块内存区域还能存两个不同的数组?
经过一番学习,也在网上提问寻求答案后明白了,实际上我的预测并没有问题,s的输出应该和a是一样的,只不过s初始化时预定义的长度为5,当数组长度变为6之后s并不能查看到数组后面的元素,需要重新进行切片(实际上是把s的右指针向后移动,增加s的长度),这样就能看到变化了

package main

import (
	"fmt"
)

func change(a []int) {
	a = append(a, 1)
	fmt.Printf("%p\n", a)
	fmt.Println(a)
}
func main() {
	s := make([]int, 5, 8)
	fmt.Println(s)
	fmt.Println(s[:6])
	change(s)
	s = s[:6]
	fmt.Println(s)
	fmt.Printf("%p\n", s)
}
/*结果
[0 0 0 0 0]
[0 0 0 0 0 0]
0xc000074080
[0 0 0 0 0 1]
[0 0 0 0 0 1]
0xc000074080
/*

和预测的一样,完美解决困惑。

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