切片擴(kuò)容

在 1.18 版本前，切片擴(kuò)容，在容量小于1024時(shí)，以2倍大小擴(kuò)容。超過(guò)1024后，以1.25倍擴(kuò)容。在擴(kuò)容后切片的基礎(chǔ)上，會(huì)根據(jù)長(zhǎng)度和容量進(jìn)行 roundupsize 。

在1.18版本后，接下來(lái)看一下源碼如下：

func growslice(et *_type, old slice, cap int) slice {
	//  ......
	newcap := old.cap
	doublecap := newcap + newcap //雙倍擴(kuò)容（原容量的兩倍）
	if cap > doublecap {         //如果所需容量大于 兩倍擴(kuò)容，則直接擴(kuò)容到所需容量
		newcap = cap
	} else {
		const threshold = 256    //這里設(shè)置了一個(gè) 閾值 -- 256
		if old.cap < threshold { //如果舊容量 小于 256，則兩倍擴(kuò)容
			newcap = doublecap
		} else {
			// 檢查 0 < newcap 以檢測(cè)溢出并防止無(wú)限循環(huán)。
			for 0 < newcap && newcap < cap { //如果新容量 > 0  并且 原容量 小于 所需容量
				// 從小片的增長(zhǎng)2x過(guò)渡到大片的增長(zhǎng)1.25x。這個(gè)公式給出了兩者之間的平滑過(guò)渡。
				newcap += (newcap + 3*threshold) / 4
				//新容量是 = 1.25 原容量 + 3/4 閾值 （192）
			}
			//當(dāng)newcap計(jì)算溢出時(shí)，將newcap設(shè)置為請(qǐng)求的上限。
			if newcap <= 0 { // 如果發(fā)生了溢出，將新容量設(shè)置為請(qǐng)求的容量大小
				newcap = cap
			}
		}
	}
}

函數(shù)判斷如果所需容量 cap 大于兩倍擴(kuò)容的容量 doublecap，說(shuō)明 cap 的需求已經(jīng)超過(guò)了兩倍擴(kuò)容的范圍，所以將 newcap 直接設(shè)為 cap。

否則，如果原容量 old.cap 小于一個(gè)閾值 threshold（這里設(shè)為256），則將 newcap 設(shè)置為原容量的兩倍 doublecap。

如果既不滿足上述條件，則進(jìn)入一個(gè)循環(huán)，只要 newcap 大于0且小于所需容量 cap，就會(huì)進(jìn)入循環(huán)。在每次循環(huán)迭代中，newcap 的增長(zhǎng)方式為當(dāng)前 newcap 加上 3*threshold 的四分之一。這個(gè)計(jì)算方式使得容量的增長(zhǎng)逐漸從原容量的兩倍過(guò)渡到1.25倍，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)平滑的過(guò)渡。

最后，在循環(huán)結(jié)束后，判斷如果 newcap 仍然小于等于0（溢出情況），則將 newcap 設(shè)為所需容量 cap

如果 現(xiàn)有容量 小于 256 ，則新容量是原來(lái)的兩倍

新容量 = 1.25 原容量 + 3/4 閾值 （192） “這個(gè)公式給出了從1.25倍增長(zhǎng) 過(guò)渡到2 倍增長(zhǎng)，兩者之間的平滑過(guò)渡。” 在此情況下，如果發(fā)生了溢出，將新容量設(shè)置為請(qǐng)求的容量大小

代碼測(cè)試

func main() {
	slice := make([]int, 0)
	for i := 0; i < 512; i++ {
		slice = append(slice, i)
	}
	newSlice := append(slice, 5000)
	fmt.Printf("Before Pointer = %p, len = %d, cap = %d\n", &slice, len(slice), cap(slice))
	fmt.Printf("Before Pointer = %p, len = %d, cap = %d\n", &newSlice, len(newSlice), cap(newSlice))
}

執(zhí)行輸出如下：

再看一個(gè)例子

下面用 go1.17 和 go1.18 兩個(gè)版本來(lái)分開說(shuō)明。先通過(guò)一段測(cè)試代碼，直觀感受一下兩個(gè)版本在擴(kuò)容上的區(qū)別。

package?main  
import?"fmt"  
func?main()?{  
????s?:=?make([]int,?0)  
????oldCap?:=?cap(s)  
????for?i?:=?0;?i?<?2048;?i++?{  
????????s?=?append(s,?i)  
????????newCap?:=?cap(s)  
????????if?newCap?!=?oldCap?{  
????????????fmt.Printf("[%d?->?%4d]?cap?=?%-4d??|??after?append?%-4d??cap?=?%-4d\n",?0,?i-1,?oldCap,?i,?newCap)  
????????????oldCap?=?newCap  
????????}  
????}  
}

運(yùn)行結(jié)果（1.17 版本）：

[0 ->   -1] cap = 0     |  after append 0     cap = 1   
[0 ->    0] cap = 1     |  after append 1     cap = 2   
[0 ->    1] cap = 2     |  after append 2     cap = 4   
[0 ->    3] cap = 4     |  after append 4     cap = 8   
[0 ->    7] cap = 8     |  after append 8     cap = 16  
[0 ->   15] cap = 16    |  after append 16    cap = 32  
[0 ->   31] cap = 32    |  after append 32    cap = 64  
[0 ->   63] cap = 64    |  after append 64    cap = 128 
[0 ->  127] cap = 128   |  after append 128   cap = 256 
[0 ->  255] cap = 256   |  after append 256   cap = 512 
[0 ->  511] cap = 512   |  after append 512   cap = 1024
[0 -> 1023] cap = 1024  |  after append 1024  cap = 1280
[0 -> 1279] cap = 1280  |  after append 1280  cap = 1696
[0 -> 1695] cap = 1696  |  after append 1696  cap = 2304

在分配內(nèi)存空間之前需要先確定新的切片容量，運(yùn)行時(shí)根據(jù)切片的當(dāng)前容量選擇不同的策略進(jìn)行擴(kuò)容：

• 如果期望容量大于當(dāng)前容量的兩倍就會(huì)使用期望容量；
• 如果當(dāng)前切片的長(zhǎng)度小于 1024 就會(huì)將容量翻倍；
• 如果當(dāng)前切片的長(zhǎng)度大于等于 1024 就會(huì)每次增加 25% 的容量，直到新容量大于期望容量；

運(yùn)行結(jié)果（1.18 版本）：

[0 ->   -1] cap = 0     |  after append 0     cap = 1  
[0 ->    0] cap = 1     |  after append 1     cap = 2     
[0 ->    1] cap = 2     |  after append 2     cap = 4     
[0 ->    3] cap = 4     |  after append 4     cap = 8     
[0 ->    7] cap = 8     |  after append 8     cap = 16    
[0 ->   15] cap = 16    |  after append 16    cap = 32    
[0 ->   31] cap = 32    |  after append 32    cap = 64    
[0 ->   63] cap = 64    |  after append 64    cap = 128   
[0 ->  127] cap = 128   |  after append 128   cap = 256   
[0 ->  255] cap = 256   |  after append 256   cap = 512   
[0 ->  511] cap = 512   |  after append 512   cap = 848   
[0 ->  847] cap = 848   |  after append 848   cap = 1280  
[0 -> 1279] cap = 1280  |  after append 1280  cap = 1792  
[0 -> 1791] cap = 1792  |  after append 1792  cap = 2560

• 如果期望容量大于當(dāng)前容量的兩倍就會(huì)使用期望容量；
• 如果當(dāng)前切片的長(zhǎng)度小于閾值（默認(rèn) 256）就會(huì)將容量翻倍；
• 如果當(dāng)前切片的長(zhǎng)度大于等于閾值（默認(rèn) 256），就會(huì)每次增加 25% 的容量，基準(zhǔn)是 newcap + 3*threshold，直到新容量大于期望容量；

內(nèi)存對(duì)齊

但是，后半部分還對(duì) newcap 作了一個(gè)內(nèi)存對(duì)齊，這個(gè)和內(nèi)存分配策略相關(guān)。進(jìn)行內(nèi)存對(duì)齊之后，新 slice 的容量是要 大于等于 按照前半部分生成的newcap。

之后，向 Go 內(nèi)存管理器申請(qǐng)內(nèi)存，將老 slice 中的數(shù)據(jù)復(fù)制過(guò)去，并且將 append 的元素添加到新的底層數(shù)組中。

最后，向 growslice 函數(shù)調(diào)用者返回一個(gè)新的 slice，這個(gè) slice 的長(zhǎng)度并沒(méi)有變化，而容量卻增大了。

測(cè)試代碼

import "fmt"
func main() {
	s := []int{1,2}
	s = append(s,4,5,6)
	fmt.Printf("len=%d, cap=%d",len(s),cap(s))
}

輸出

len=5, cap=6

根據(jù)Go語(yǔ)言中切片的擴(kuò)容機(jī)制，當(dāng)切片容量不足以容納額外的元素時(shí)，它會(huì)自動(dòng)進(jìn)行擴(kuò)容。在這種情況下，切片的容量會(huì)根據(jù)需要自動(dòng)增長(zhǎng)，通常會(huì)以原來(lái)容量的2倍進(jìn)行擴(kuò)容。

根據(jù)您的代碼，初始切片s的容量為2，添加了3個(gè)元素后，長(zhǎng)度變?yōu)?。實(shí)際上，在這種情況下，切片的容量不會(huì)立即擴(kuò)大到8，而是繼續(xù)保持為6。這是因?yàn)镚o語(yǔ)言的切片擴(kuò)容機(jī)制會(huì)優(yōu)化以減少內(nèi)存的浪費(fèi)。擴(kuò)容時(shí)，切片會(huì)選擇一個(gè)合適的容量，使得容量盡可能靠近但大于所需的最小容量。

源碼分析

func growslice(et *_type, old slice, cap int) slice {
    // ……
    newcap := old.cap
	doublecap := newcap + newcap
	if cap > doublecap {
		newcap = cap
	} else {
		// ……
	}
	// ……
	capmem = roundupsize(uintptr(newcap) * ptrSize)
	newcap = int(capmem / ptrSize)
}

capmem = roundupsize(uintptr(newcap) * ptrSize)：根據(jù) newcap 和指針的大小計(jì)算需要分配的內(nèi)存大小。 newcap = int(capmem / ptrSize)：通過(guò)將內(nèi)存大小除以指針大小，將新的容量 newcap 轉(zhuǎn)換為整數(shù)。

到此這篇關(guān)于Go源碼分析之預(yù)分配slice內(nèi)存的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Go預(yù)分配slice內(nèi)存內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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