[三步]带你理解Go语言的切片扩容

一、切片

首先我们要知道切片的本质是什么？

Slice的底层数据结构（src/runtime/slice.go）：

type slice struct {
    array unsafe.Pointer  // 指向底层数组的指针
    len   int             // 当前切片长度
    cap   int             // 底层数组容量
}

切片头（slice header）
+---------------------------+
| array -> 底层数组          |
| len：当前长度              |
| cap：最大容量              |
+---------------------------+
              |
              v
底层数组（underlying array）
+------+------+------+------+------+
|  1   |  2   |  3   |  ?   |  ?   |
+------+------+------+------+------+
  ^                  ^
  |                  |
起始元素           容量上限

我们可以把切片比作一本相册只有3个照片的位置 //这里的“位置”可以代指为数组的容量（cap ：3）

而你手上有两张照片去放到这个相册里面 //这两张照片就是长度（len：2）

最后底层数据就是相片册类型的结构. //array就是一个指向这个相册的指针

 

 

二、扩容触发条件

在我们理解了切片是什么之后，就聊一下切片的扩容：

nums := make([]int{0,3})// 创建一个切片，len=0, cap=3

num = append(nums, 1)     //len=1, cap=3
num = append(nums, 2)    //len=2, cap=3
num = append(nums, 3)    //len=3, cap=3
num = append(nums, 4)     //len=4, len > cap 触发扩容

当执行 append操作时：

• 如果当前容量（cap）足够：直接在原底层数组末尾追加元素，修改 len并返回原切片（无新内存分配）

• 如果容量不足：触发扩容逻辑，分配新的更大的底层数组，拷贝旧数据，再追加新元素

个人见解：其实可以把这个切片当成最多放3张照片的相片册。当我们想要放入第四张照片时，

　　　　　我们的想法肯定是买一个新的相片册能放更多的照片。

　　　　　至于买多大的相册（怎么扩容），Go官方给出了扩容策略，请往下看。

三、切片扩容机制

v1.18前的扩容策略（了解）

在 Go 语言 v1.18 版本之前，当执行append向 slice 底层数组追加数据。若旧容量（oldCap）小于所需的最小容量（即cap < len+num）时，会触发扩容操作，其扩容规则：

旧容量范围	新容量计算规则
cap < 1024	新容量 = 旧容量 × 2（按2倍扩容）
cap ≥ 1024	新容量 = 旧容量 × 1.25（按1.25 倍扩容）

v1.18+扩容策略(需要掌握！！！)

用append向slice底层数组追加num个数据。当cap>= len+num时，直接在slice底层对应的数组进行操作。如果cap< len+num需要扩容：

若 newLen > 2 * oldCap，直接将容量扩容至 newLen。（newlen = len + num）

若 oldCap < 256，将容量扩容至 2 * oldCap。

若 oldCap >= 256，每次扩容为 oldcap + （oldCap + 3 * 256）/4，重复此操作直到 newcap >= newLen。

若扩容后容量溢出，则返回 newLen；否则返回计算后的 newcap。溢出会在后续逻辑触发 panic，不在此函数处理。

这里举个例子：

a := make([]int,300,300)
a = append(a,12)
fmt.Println(len(a),cap(a))

输出结果是什么？

*

*

*

输

出

结

果

*

*

*

>>301 567//len(a),cap(a)

你做对了吗？按照v1.18+的扩容机制 ，300(oldcap) > 256, 所以newcap = 300 + （300 + 3 * 256）/4 = 567。

 

有的人可能会说，切片扩容不是按照那个1024的阈值去判断扩容2倍/1.25倍吗？其实说的也是对的，只是依赖版本不同，切片的扩容规则也就不一样了。

但本质上版本切片扩容的逻辑就是减少扩容次数，避免浪费内存空间。

四、总结

1. 理解切片的本质

2. 清楚切片扩容的触发条件：len + 溢出数 > cap

3. 根据切片扩容机制，进行扩容：

　　Gov1.18前：以 1024 为阈值：cap<1024 时扩容 2 倍，cap≥1024 时扩容 1.25 倍。

　　Gov1.18+：1. 若 newLen > 2oldCap → 直接扩容至 newLen（len + 溢出部分）；

　　　　　　　  2. 若 oldCap < 256 → 扩容至 2oldCap；

　　　　　　　  3. 若 oldCap ≥ 256 → 每次扩容为 oldCap + (oldCap + 3*256)/4，重复至满足条件；

　　　　　　　  4. 扩容溢出则用 newLen（溢出会触发 panic）。

参考链接：

博客网tlnshuju实用指南：Go Slice 实现原理深度解析：从底层机制到工程实践

CSDN博主「卿雪」https://blog.csdn.net/qq_49232751/article/details/154849376