Golang スライシングの詳細な分析: 基礎となるデータ構造と実装

Golang のスライシング原理分析: 基礎となるデータ構造と実装

はじめに:

Golang では、スライシング (Slice) は非常に一般的に使用されるメソッド データです。構造。これは、要素の連続したシーケンスを操作するための便利な方法を提供します。スライシングの背後にある設計と実装には多くの詳細が隠されていますが、スライシングを使用するプロセスにおいて、その基礎となるデータ構造と実装を理解することは、その動作とパフォーマンス特性をより深く理解するのに役立ちます。

1. スライスの定義と基本概念

スライスは、基礎となる配列へのポインター、長さ、および容量で構成されます。これは、make() 関数を使用して作成することも、既存の配列またはスライスをインターセプトすることによって取得することもできます。

スライスの長さは実際の要素数を表し、容量は収容できる要素の最大数を表します。スライスは動的であり、必要に応じて拡張できます。

2. スライスの基礎となるデータ構造

スライスの基礎となるデータ構造は、基礎となる配列へのポインター、長さ、容量の 3 つの部分で構成されます。このうち、基になる配列へのポインタはスライスの開始位置を特定するために使用され、長さはスライスに実際に格納される要素の数を表し、容量はスライスが収容できる要素の最大数を表します。

サンプル コードは次のとおりです。

package main

import "fmt"

func main() {
    // 创建一个切片
    s := make([]int, 5, 10)

    // 输出切片的长度、容量和底层数组指针
    fmt.Println("Length:", len(s))
    fmt.Println("Capacity:", cap(s))
    fmt.Println("Pointer to underlying array:", &s[0])
}

実行結果:

長さ: 5
容量: 10
基になる配列へのポインター: 0x10caf1010

ご覧のとおり、スライスの長さ、容量、および基になる配列ポインタが出力されます。

3. スライス拡張の仕組み

スライスを使用する際、スライス内の要素数が容量を超えるとスライスが拡張されます。 Golang におけるスライス拡張戦略は 2 倍に拡張することです。

スライス拡張のプロセスにはメモリの再割り当てと要素のコピーが含まれるため、スライスに要素を追加するために append() 関数を頻繁に使用すると、パフォーマンスが低下する可能性があります。実際の開発においては、スライスの最大容量が見積もれる場合には、スライス作成時に指定するとよいでしょう。

サンプル コードは次のとおりです。

package main

import "fmt"

func main() {
    // 创建切片
    s := make([]int, 5, 10)

    // 输出切片的长度、容量和底层数组指针
    fmt.Println("Length:", len(s))
    fmt.Println("Capacity:", cap(s))
    fmt.Println("Pointer to underlying array:", &s[0])

    // 向切片中添加元素
    for i := 0; i < 6; i++ {
        s = append(s, i)

        // 输出切片的长度、容量和底层数组指针
        fmt.Println("Length:", len(s))
        fmt.Println("Capacity:", cap(s))
        fmt.Println("Pointer to underlying array:", &s[0])
    }
}

実行結果:

長さ: 5
容量: 10
基になる配列へのポインター: 0x10caf1010
長さ: 6
容量: 10
基になる配列へのポインタ: 0x10caf1010

スライスに要素を追加するプロセスで、スライスの容量が動的に拡張されることがわかりますが、基礎となるデータ構造 (基礎となる配列ポインター) は変更されません。

4. スライスのインターセプトと基礎となる配列の共有

スライスは、他のスライスまたは配列をインターセプトすることで取得できます。切り詰められたスライスは元のスライスと基礎となる配列を共有しますが、独自の長さと容量を持ちます。

サンプル コードは次のとおりです。

package main

import "fmt"

func main() {
    // 创建一个切片
    s1 := []int{1, 2, 3, 4, 5}

    // 截取切片
    s2 := s1[1:3]

    // 输出截取切片的长度、容量和底层数组指针
    fmt.Println("Length:", len(s2))
    fmt.Println("Capacity:", cap(s2))
    fmt.Println("Pointer to underlying array:", &s2[0])
}

実行結果:

長さ: 2
容量: 4
基になる配列へのポインター: 0x10caf1038

上の例では、スライス s1 をインターセプトすることで s2 を取得しました。ご覧のとおり、s2 の長さは 2、容量は 4 で、基礎となる配列を共有しますが、開始位置はインデックス 1 です。

要約:

上記の分析を通じて、Golang スライスの基礎となるデータ構造と実装を理解することができます。重要なデータ構造として、スライシングは Golang で広く使用されています。その基礎となる原理と関連機能を理解することは、スライシングをより深く理解して使用するのに役立ち、開発でより効率的にスライシングを使用できるようになります。

参考文献:

• https://tour.golang.org/
• https://go.dev/

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