Golang append() 什么时候创建一个新切片？

Question

根据builtin api docs，append()会在原切片容量不够大时重新分配并复制到一个新的数组块中。

这是一个（简化版）用于创建字母组合（在本例中为布尔值）的递归算法。字母表的成员（真、假）被递归地添加到切片中，直到它达到正确的长度，然后通过通道发送。

package main

import (
    "fmt"
)

func AddOption(c chan []bool, combo []bool, length int) {
    if length == 0 {
        fmt.Println(combo, "!")
        c <- combo
        return
    }
    var newCombo []bool
    for _, ch := range []bool{true, false} {
        newCombo = append(combo, ch)
        AddOption(c, newCombo, length-1)
    }
}

func main() {
    c := make(chan []bool)
    go func(c chan []bool) {
        defer close(c)
        AddOption(c, []bool{}, 4)
    }(c)
    for combination := range c {
        fmt.Println(combination)
    }
}

Here 是此代码的游乐场链接。在输出中：

[true true true true] !
[true true true false] !
[true true true false]
[true true true false]
[true true false true] !
[true true false false] !
[true true false false]
[true true false false]
[true false true true] !
[true false true false] !
[true false true false]
[true false true false]
[true false false true] !
[true false false false] !
[true false false false]
[true false false false]
[false true true true] !
[false true true false] !
[false true true false]
[false true true false]
[false true false true] !
[false true false false] !
[false true false false]
[false true false false]
[false false true true] !
[false false true false] !
[false false true false]
[false false true false]
[false false false true] !
[false false false false] !
[false false false false]
[false false false false]

以感叹号结尾的行是从 AddOption 发送到通道的行。那些没有出现在另一边的东西（即在 main() 中）。很明显，通过通道发送的切片在发送后会发生变化。

由于 AddOption 在发送切片后立即返回，因此修改必须来自代码块

var newCombo []bool
for _, ch := range []bool{true, false} {
    newCombo = append(combo, ch)
    AddOption(c, newCombo, length-1)
}

但是，根据文档， append() 应该返回一个新切片（cap(combo) 不够大）。根据this answer，发送给AddOption的切片描述符应该是一个副本；这不是真的吗？据我所知，作为 AddOption() 的第二个参数发送的值要么是指向切片描述符的指针，要么 append() 没有返回新切片。

Answer 1

参考：http://criticalindirection.com/2016/02/17/slice-with-a-pinch-of-salt/

根据链接：

Go 在这方面采取了更精简和懒惰的方法。它使 修改相同的底层数组，直到切片的容量为 到达。

这与其他语言中切片的行为完全不同：

大多数语言，例如 Python，都会创建底层的另一个副本 当任何指向它的切片进行写入时，数组。

提到的example 的输出解释了行为。

Slice a len=7 cap=7 [0 0 0 0 0 0 0]
Slice b refers to the 2, 3, 4 indices in slice a. Hence, the capacity is 5 (= 7-2).
b := a[2:5]
Slice b len=3 cap=5 [0 0 0]

Modifying slice b, also modifies a, since they are pointing to the same underlying array.
b[0] = 9
Slice a len=7 cap=7 [0 0 9 0 0 0 0]
Slice b len=3 cap=5 [9 0 0]

Appending 1 to slice b. Overwrites a.
Slice a len=7 cap=7 [0 0 9 0 0 1 0]
Slice b len=4 cap=5 [9 0 0 1]

Appending 2 to slice b. Overwrites a.
Slice a len=7 cap=7 [0 0 9 0 0 1 2]
Slice b len=5 cap=5 [9 0 0 1 2]

Appending 3 to slice b. Here, a new copy is made as the capacity is overloaded.
Slice a len=7 cap=7 [0 0 9 0 0 1 2]
Slice b len=6 cap=12 [9 0 0 1 2 3]

Verifying slices a and b point to different underlying arrays after the capacity-overload in the previous step.
b[1] = 8
Slice a len=7 cap=7 [0 0 9 0 0 1 2]
Slice b len=6 cap=12 [9 8 0 1 2 3]

在这里，在最后的验证步骤中，任何 对 b 的修改不再导致对基础的修改 a 指向的数组。一个合乎逻辑的期望是：当 b 达到极限，a 和 b 都指向同一个新分配的 底层数组，而不是继续指向旧数组。

有多个切片指向同一个底层数组，频繁的append 操作可能会变得很棘手。更多信息请参见上面的链接。

Answer 2

您将切片、数据类型与实际表示混淆了。 The slice descriptor 由一对 int 组成，一个用于 len，一个用于 cap，以及一个指向底层数据的指针。

所以，append 返回的确实是一个新切片，而传递给 add 选项的确实是切片描述符的副本。但是由于描述符有一个指向数据的指针，所以指针值（指向底层数据的地址）是一样的。

编辑：这是一个代码 sn-p 来说明我的观点：

package main

import "fmt"

func main() {
    s := make([]int, 0, 5)
    s = append(s, []int{1, 2, 3, 4}...)

    a := append(s, 5)
    fmt.Println(a)

    b := append(s, 6)
    fmt.Println(b)
    fmt.Println(a)
}

如果你run this，你会得到：

[1 2 3 4 5]
[1 2 3 4 6]
[1 2 3 4 6]

因为s 仍然有容量，所以a 和b 共享相同的数据ptr。如果将容量更改为 4，则会打印：

[1 2 3 4 5]
[1 2 3 4 6]
[1 2 3 4 5]

Answer 3

当append() 创建一个新切片时，它不会创建一个比之前的切片大一个的切片。它实际上创建了一个已经比前一个大几个元素的切片。看看这段代码：

package main

import "fmt"

func main() {
    var sl []bool

    for i := 0; i < 100; i++ {
        sl = append(sl, true)
        fmt.Println(cap(sl))
    }
}

Playground

如果您运行此代码，您会看到每次分配的容量最初都会翻倍；对于更大的切片大小当然会更改此策略。