面试题：Go语言函数参数传递中的切片内存机制

Question

假设在Go语言中有一个函数，其参数为切片类型。当对函数内的切片进行追加元素操作时，分析原始切片和函数参数切片在内存层面的关系，并说明可能出现的现象及原因。

Answer 1

1. 内存层面关系：
   • 在Go语言中，切片是一种引用类型。当将切片作为参数传递给函数时，传递的是切片的一个副本，这个副本包含指向底层数组的指针、切片的长度和容量。
   • 原始切片和函数参数切片共享底层数组。
2. 可能出现的现象：
   • 现象一：原始切片和函数参数切片同步变化
     • 当函数内追加元素后，若未超过原切片的容量，原始切片和函数参数切片都会反映出追加后的变化。因为它们共享底层数组，追加元素只是在底层数组上进行操作。
     • 例如：

package main

import "fmt"

func appendElement(s []int) {
    s = append(s, 10)
}

func main() {
    original := []int{1, 2, 3}
    appendElement(original)
    fmt.Println(original)
}

 - 在上述代码中，`original`切片作为参数传递给`appendElement`函数，函数内追加元素`10`后，由于未超过原切片容量，`original`切片也会包含`10`，输出`[1 2 3 10]`。

• 现象二：原始切片和函数参数切片不同步变化
  • 当函数内追加元素后，超过了原切片的容量，Go语言会重新分配内存，创建一个新的底层数组。此时，函数参数切片操作的是新的底层数组，而原始切片仍指向旧的底层数组，两者不再同步。
  • 例如：

package main

import "fmt"

func appendElement(s []int) {
    for i := 0; i < 10; i++ {
        s = append(s, i)
    }
}

func main() {
    original := make([]int, 0, 5)
    appendElement(original)
    fmt.Println(original)
}

 - 在这段代码中，`original`切片初始容量为5，`appendElement`函数中追加了10个元素，超过了原容量。此时，函数内的`append`操作会重新分配内存创建新的底层数组，`original`切片不受影响，输出`[]`。

3. 原因：

• Go语言切片的这种行为源于其设计理念，为了在传递切片时减少内存开销，采用了引用类型传递方式（传递切片头信息副本）。当容量不足时重新分配内存创建新底层数组，是为了保证切片的动态扩展性，避免频繁的内存重分配对性能的影响。