深入解析 Go 中 Slice 底层实现

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

func growslice(et *_type, old slice, cap int) slice {
	if raceenabled {
		callerpc := getcallerpc(unsafe.Pointer(&et))
		racereadrangepc(old.array, uintptr(old.len*int(et.size)), callerpc, funcPC(growslice))
	}
	if msanenabled {
		msanread(old.array, uintptr(old.len*int(et.size)))
	}

	if et.size == 0 {
		// 如果新要扩容的容量比原来的容量还要小，这代表要缩容了，那么可以直接报panic了。
		if cap < old.cap {
			panic(errorString("growslice: cap out of range"))
		}

		// 如果当前切片的大小为0，还调用了扩容方法，那么就新生成一个新的容量的切片返回。
		return slice{unsafe.Pointer(&zerobase), old.len, cap}
	}

    // 这里就是扩容的策略
	newcap := old.cap
	doublecap := newcap + newcap
	if cap > doublecap {
		newcap = cap
	} else {
		if old.len < 1024 {
			newcap = doublecap
		} else {
			// Check 0 < newcap to detect overflow
			// and prevent an infinite loop.
			for 0 < newcap && newcap < cap {
				newcap += newcap / 4
			}
			// Set newcap to the requested cap when
			// the newcap calculation overflowed.
			if newcap <= 0 {
				newcap = cap
			}
		}
	}

	// 计算新的切片的容量，长度。
	var lenmem, newlenmem, capmem uintptr
	const ptrSize = unsafe.Sizeof((*byte)(nil))
	switch et.size {
	case 1:
		lenmem = uintptr(old.len)
		newlenmem = uintptr(cap)
		capmem = roundupsize(uintptr(newcap))
		newcap = int(capmem)
	case ptrSize:
		lenmem = uintptr(old.len) * ptrSize
		newlenmem = uintptr(cap) * ptrSize
		capmem = roundupsize(uintptr(newcap) * ptrSize)
		newcap = int(capmem / ptrSize)
	default:
		lenmem = uintptr(old.len) * et.size
		newlenmem = uintptr(cap) * et.size
		capmem = roundupsize(uintptr(newcap) * et.size)
		newcap = int(capmem / et.size)
	}

	// 判断非法的值，保证容量是在增加，并且容量不超过最大容量
	if cap < old.cap || uintptr(newcap) > maxSliceCap(et.size) {
		panic(errorString("growslice: cap out of range"))
	}

	var p unsafe.Pointer
	if et.kind&kindNoPointers != 0 {
		// 在老的切片后面继续扩充容量
		p = mallocgc(capmem, nil, false)
		// 将 lenmem 这个多个 bytes 从 old.array地址 拷贝到 p 的地址处
		memmove(p, old.array, lenmem)
		// 先将 P 地址加上新的容量得到新切片容量的地址，然后将新切片容量地址后面的 capmem-newlenmem 个 bytes 这块内存初始化。为之后继续 append() 操作腾出空间。
		memclrNoHeapPointers(add(p, newlenmem), capmem-newlenmem)
	} else {
		// 重新申请新的数组给新切片
		// 重新申请 capmen 这个大的内存地址，并且初始化为0值
		p = mallocgc(capmem, et, true)
		if !writeBarrier.enabled {
			// 如果还不能打开写锁，那么只能把 lenmem 大小的 bytes 字节从 old.array 拷贝到 p 的地址处
			memmove(p, old.array, lenmem)
		} else {
			// 循环拷贝老的切片的值
			for i := uintptr(0); i < lenmem; i += et.size {
				typedmemmove(et, add(p, i), add(old.array, i))
			}
		}
	}
	// 返回最终新切片，容量更新为最新扩容之后的容量
	return slice{p, old.len, newcap}
}

func main() {
	array := [4]int{10, 20, 30, 40}
	slice := array[0:2]
	newSlice := append(slice, 50)
	fmt.Printf("Before slice = %v, Pointer = %p, len = %d, cap = %d\n", slice, &slice, len(slice), cap(slice))
	fmt.Printf("Before newSlice = %v, Pointer = %p, len = %d, cap = %d\n", newSlice, &newSlice, len(newSlice), cap(newSlice))
	newSlice[1] += 10
	fmt.Printf("After slice = %v, Pointer = %p, len = %d, cap = %d\n", slice, &slice, len(slice), cap(slice))
	fmt.Printf("After newSlice = %v, Pointer = %p, len = %d, cap = %d\n", newSlice, &newSlice, len(newSlice), cap(newSlice))
	fmt.Printf("After array = %v\n", array)
}

func slicecopy(to, fm slice, width uintptr) int {
	// 如果源切片或者目标切片有一个长度为0，那么就不需要拷贝，直接 return 
	if fm.len == 0 || to.len == 0 {
		return 0
	}
	// n 记录下源切片或者目标切片较短的那一个的长度
	n := fm.len
	if to.len < n {
		n = to.len
	}
	// 如果入参 width = 0，也不需要拷贝了，返回较短的切片的长度
	if width == 0 {
		return n
	}
	// 如果开启了竞争检测
	if raceenabled {
		callerpc := getcallerpc(unsafe.Pointer(&to))
		pc := funcPC(slicecopy)
		racewriterangepc(to.array, uintptr(n*int(width)), callerpc, pc)
		racereadrangepc(fm.array, uintptr(n*int(width)), callerpc, pc)
	}
	// 如果开启了 The memory sanitizer (msan)
	if msanenabled {
		msanwrite(to.array, uintptr(n*int(width)))
		msanread(fm.array, uintptr(n*int(width)))
	}

	size := uintptr(n) * width
	if size == 1 { 
		// TODO: is this still worth it with new memmove impl?
		// 如果只有一个元素，那么指针直接转换即可
		*(*byte)(to.array) = *(*byte)(fm.array) // known to be a byte pointer
	} else {
		// 如果不止一个元素，那么就把 size 个 bytes 从 fm.array 地址开始，拷贝到 to.array 地址之后
		memmove(to.array, fm.array, size)
	}
	return n
}

func main() {
	array := []int{10, 20, 30, 40}
	slice := make([]int, 6)
	n := copy(slice, array)
	fmt.Println(n,slice)
}

func slicestringcopy(to []byte, fm string) int {
	// 如果源切片或者目标切片有一个长度为0，那么就不需要拷贝，直接 return 
	if len(fm) == 0 || len(to) == 0 {
		return 0
	}
	// n 记录下源切片或者目标切片较短的那一个的长度
	n := len(fm)
	if len(to) < n {
		n = len(to)
	}
	// 如果开启了竞争检测
	if raceenabled {
		callerpc := getcallerpc(unsafe.Pointer(&to))
		pc := funcPC(slicestringcopy)
		racewriterangepc(unsafe.Pointer(&to[0]), uintptr(n), callerpc, pc)
	}
	// 如果开启了 The memory sanitizer (msan)
	if msanenabled {
		msanwrite(unsafe.Pointer(&to[0]), uintptr(n))
	}
	// 拷贝字符串至字节数组
	memmove(unsafe.Pointer(&to[0]), stringStructOf(&fm).str, uintptr(n))
	return n
}

func main() {
	slice := make([]byte, 3)
	n := copy(slice, "abcdef")
	fmt.Println(n,slice)
}

func main() {
	slice := []int{10, 20, 30, 40}
	for index, value := range slice {
		fmt.Printf("value = %d , value-addr = %x , slice-addr = %x\n", value, &value, &slice[index])
	}
}