面试题：Go中切片（slice）底层是如何实现的

Question

请详细阐述Go语言中切片（slice）底层数据结构的组成部分，以及切片在扩容时的具体机制。

Answer 1

切片底层数据结构组成部分

1. 指针：指向一个数组，这个数组是切片实际存储数据的地方。通过指针，切片可以访问数组中的元素。
2. 长度（len）：表示切片当前包含的元素个数。这是切片可见的元素数量，通过 len() 函数可以获取。
3. 容量（cap）：从切片的起始元素开始到其底层数组末尾的元素个数。容量决定了切片在不重新分配内存的情况下最多能容纳多少元素，通过 cap() 函数获取。

切片扩容机制

1. 扩容触发条件：当向切片中添加元素时，如果当前切片的容量不足以容纳新元素，就会触发扩容。例如使用 append() 函数向切片添加元素时可能会发生。
2. 扩容策略：
   • 如果新的大小（原长度 + 新增元素个数）小于等于当前容量的两倍，并且原切片容量小于 1024 ，则新容量变为当前容量的两倍。
   • 如果原切片容量大于等于 1024 ，则新容量变为原容量加上原容量的 1/4 。
   • 如果新的大小大于当前容量的两倍，则新容量直接设置为新的大小。
3. 内存分配与数据迁移：扩容时，Go 运行时会分配一块新的内存空间，其大小为新计算出的容量。然后将原切片中的数据复制到新的内存空间中，最后返回一个新的切片，该切片指向新分配的内存，长度为原长度加上新增元素个数，容量为新计算出的容量。原切片及其底层数组在没有其他引用的情况下，会被垃圾回收器回收。