《Go语言实战》笔记(四) | Go 数组

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数组,是用来存储集合数据的,这种场景非常多,我们编码的过程中,都少不了要读取或者存储数据。当然除了数组之外,我们还有切片、Map映射等数据结构可以帮我们存储数据,但是数组是它们的基础。

内部实现

要想更清晰的了解数组,我们得了解它的内部实现。数组是长度固定的数据类型,必须存储一段相同类型的元素,而且这些元素是连续的。我们这里强调固定长度,可以说这是和切片最明显的区别。

数组存储的类型可以是内置类型,比如整型或者字符串,也可以是自定义的数据结构。因为是连续的,所以索引比较好计算,所以我们可以很快的索引数组中的任何数据。

这里的索引,一直都是0,1,2,3这样的,因为其元素类型相同,我们也可以使用反射,获取类型占用大小,进行移位,获取相应的元素,这个反射的时候,我们再讲。

声明和初始化

数组的声明和初始化,和其他类型差不多。声明的原则是:

  1. 指明存储数据的类型。
  2. 存储元素的数量,也就是数组长度。
var array [5]int

以上我们声明了一个数组array,但是我们还没有对他进行初始化,这时候数组array里面的值,是对应元素类型的零值,也就是说,现在这个数组是5个0,这和我们java不一样,java里是null。

数组一旦声明后,其元素类型和大小都不能变了,如果还需要存储更多的元素怎么办?那么只能通过创建一个新的数组,然后把原来数组的数据复制过去。

刚刚声明的数组已经被默认的元素类型零值初始化了,如果我们再次进行初始化怎么做呢,可以采用如下办法:

var array [5]int
array = [5]int{1,2,3,4,5}

这两步比较繁琐,Go为我们提供了:=操作符,可以让我们在创建数组的时候直接初始化。

array:=[5]int{1,2,3,4,5}

这种简短变量声明的方式不仅适用于数组,还适用于任何数据类型,这也是Go语言中常用的方式。

有时候我们更懒,连数组的长度都不想指定,不过没有关系,使用...代替就好了,Go会自动推导出数组的长度。

array:=[...]int{1,2,3,4,5}

假如我们只想给索引为1和3的数组初始化相应的值,其他都为0怎么做呢,直接的办法有:

array:=[5]int{0,1,0,4,0}

还有一种更好的办法,上面讲默认初始化为零值,那么我们就可以利用这个特性,只初始化索引1和3的值:

array:=[5]int{1:1,3:4}

使用数组

数组的访问非常简单,通过索引即可,操作符为[],因为内存是连续的,所以索引访问的效率非常高。

array:=[5]int{1:1,3:4}
fmt.Printf("%d",array[1])

修改数组中的一个元素也很简单:

array:=[5]int{1:1,3:4}
fmt.Printf("%d\n",array[1])
array[1] = 3
fmt.Printf("%d\n",array[1])

如果我们要循环打印数组中的所有值,一个传统的就是常用的for循环:

func main() {
    array := [5]int{1: 1, 3: 4}

    for i := 0; i < 5; i++ {
        fmt.Printf("索引:%d,值:%d\n", i, array[i])
    }
}

不过大部分时候,我们都是使用for rang循环:

func main() {
    array := [5]int{1: 1, 3: 4}

    for i, v := range array {
        fmt.Printf("索引:%d,值:%d\n", i, v)
    }
}

这两段示例代码,输出的结果是一样的。

同样类型的数组是可以相互赋值的,不同类型的不行,会编译错误。那么什么是同样类型的数组呢?Go语言规定,必须是长度一样,并且每个元素的类型也一样的数组,才是同样类型的数组。

array := [5]int{1: 1, 3: 4}
var array1 [5]int = array //success
var array2 [4]int = array1 //error

指针数组和数组本身差不多,只不过元素类型是指针。

array := [5]*int{1: new(int), 3:new(int)}

这样就创建了一个指针数组,并且为索引1和3都创建了内存空间,其他索引是指针的零值nil,这时候我们要修改指针变量的值也很简单,如下即可:

array := [5]*int{1: new(int), 3:new(int)}
*array[1] = 1

以上需要注意的是,只可以给索引1和3赋值,因为只有它们分配了内存,才可以赋值,如果我们给索引0赋值,运行的时候,会提示无效内存或者是一个nil指针引用。

panic: runtime error: invalid memory address or nil pointer dereference

要解决这个问题,我们要先给索引0分配内存,然后再进行赋值修改。

array := [5]*int{1: new(int), 3:new(int)}
array[0] =new(int)
*array[0] = 2
fmt.Println(*array[0])

函数间传递数组

在函数间传递变量时,总是以值的方式,如果变量是个数组,那么就会整个复制,并传递给函数,如果数组非常大,比如长度100多万,那么这对内存是一个很大的开销。

func main() {
    array := [5]int{1: 2, 3:4}
    modify(array)
    fmt.Println(array)
}

func modify(a [5]int){
    a[1] =3
    fmt.Println(a)
}

通过上面的例子,可以看到,数组是复制的,原来的数组没有修改。我们这里是5个长度的数组还好,如果有几百万怎么办,有一种办法是传递数组的指针,这样,复制的大小只是一个数组类型的指针大小。

func main() {
    array := [5]int{1: 2, 3:4}
    modify(&array)
    fmt.Println(array)
}

func modify(a *[5]int){
    a[1] =3
    fmt.Println(*a)
}

这是传递数组的指针的例子,会发现数组被修改了。所以这种情况虽然节省了复制的内存,但是要谨慎使用,因为一不小心,就会修改原数组,导致不必要的问题。

这里注意,数组的指针和指针数组是两个概念,数组的指针是*[5]int,指针数组是[5]*int,注意*的位置。

针对函数间传递数组的问题,比如复制问题,比如大小僵化问题,都有更好的解决办法,这个就是切片,它更灵活,下一篇我们将详细介绍。

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