go語言循環(huán)隊(duì)列的實(shí)現(xiàn)

隊(duì)列的概念在 順序隊(duì)列 中，而使用循環(huán)隊(duì)列的目的主要是規(guī)避假溢出造成的空間浪費(fèi)，在使用循環(huán)隊(duì)列處理假溢出時(shí)，主要有三種解決方案

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本文提供后兩種解決方案。

順序隊(duì)和循環(huán)隊(duì)列是一種特殊的線性表，與順序棧類似，都是使用一組地址連續(xù)的存儲(chǔ)單元依次存放自隊(duì)頭到隊(duì)尾的數(shù)據(jù)元素，同時(shí)附設(shè)隊(duì)頭(front)和隊(duì)尾(rear)兩個(gè)指針，但我們要明白一點(diǎn)，這個(gè)指針并不是指針變量，而是用來表示數(shù)組當(dāng)中元素下標(biāo)的位置。

本文使用切片來完成的循環(huán)隊(duì)列，由于一開始使用三個(gè)參數(shù)的make關(guān)鍵字創(chuàng)建切片，在輸出的結(jié)果中不包含nil值(看起來很舒服)，而且在驗(yàn)證的過程中發(fā)現(xiàn)使用append()函數(shù)時(shí)切片內(nèi)置的cap會(huì)發(fā)生變化，在消除了種種障礙后得到了一個(gè)四不像的循環(huán)隊(duì)列，即設(shè)置的指針是順序隊(duì)列的指針，但實(shí)際上進(jìn)行的操作是順序隊(duì)列的操作。最后是對(duì)make()函數(shù)和append()函數(shù)的一些使用體驗(yàn)和小結(jié)，隊(duì)列的應(yīng)用放在鏈隊(duì)好了。

官方描述(片段)

即切片是一個(gè)抽象層，底層是對(duì)數(shù)組的引用。

當(dāng)我們使用

構(gòu)建出來的切片的每個(gè)位置的值都被賦為interface類型的初始值nil，但是nil值也是有大小的。

而使用

來進(jìn)行初始化時(shí)，雖然生成的切片中不包含nil值，但是無法通過設(shè)置的指針變量來完成入隊(duì)和出隊(duì)的操作，只能使用append()函數(shù)來進(jìn)行操作

在go語言中，切片是一片連續(xù)的內(nèi)存空間加上長度與容量的標(biāo)識(shí)，比數(shù)組更為常用。使用 append 關(guān)鍵字向切片中追加元素也是常見的切片操作

正是基于此，在使用go語言完成循環(huán)隊(duì)列時(shí)，首先想到的就是使用make(type, len, cap)關(guān)鍵字方式完成切片初始化，然后使用append()函數(shù)來操作該切片，但這一方式出現(xiàn)了很多問題。在使用append()函數(shù)時(shí)，切片的cap可能會(huì)發(fā)生變化，用不好就會(huì)發(fā)生擴(kuò)容或收縮。最終造成的結(jié)果是一個(gè)四不像的結(jié)果，入隊(duì)和出隊(duì)操作變得與指針變量無關(guān)，失去了作為循環(huán)隊(duì)列的意義，用在順序隊(duì)列還算合適。

參考博客：

Go語言中的Nil

Golang之nil

Go 語言設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

Go切片數(shù)組深度解析

Go 中的分片數(shù)組，實(shí)際上有點(diǎn)類似于Java中的ArrayList,是一個(gè)可以擴(kuò)展的數(shù)組，但是Go中的切片由比較靈活，它和數(shù)組很像，也是基于數(shù)組，所以在了解Go切片前我們先了解下數(shù)組。

數(shù)組簡單描述就由相同類型元素組成的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu), 在創(chuàng)建初期就確定了長度，是不可變的。

但是Go的數(shù)組類型又和C與Java的數(shù)組類型不一樣， NewArray 用于創(chuàng)建一個(gè)數(shù)組，從源碼中可以看出最后返回的是 Array{}的指針，并不是第一個(gè)元素的指針，在Go中數(shù)組屬于值類型，在進(jìn)行傳遞時(shí)，采取的是值傳遞，通過拷貝整個(gè)數(shù)組。Go語言的數(shù)組是一種有序的struct。

Go 語言的數(shù)組有兩種不同的創(chuàng)建方式，一種是顯示的初始化，一種是隱式的初始化。

注意一定是使用 [...]T 進(jìn)行創(chuàng)建，使用三個(gè)點(diǎn)的隱式創(chuàng)建，編譯器會(huì)對(duì)數(shù)組的大小進(jìn)行推導(dǎo)，只是Go提供的一種語法糖。

其次，Go中數(shù)組的類型，是由數(shù)值類型和長度兩個(gè)一起確定的。[2]int 和 [3]int 不是同一個(gè)類型，不能進(jìn)行傳參和比較，把數(shù)組理解為類型和長度兩個(gè)屬性的結(jié)構(gòu)體，其實(shí)就一目了然了。

Go中的數(shù)組屬于值類型，通常應(yīng)該存儲(chǔ)于棧中，局部變量依然會(huì)根據(jù)逃逸分析確定存儲(chǔ)棧還是堆中。

編譯器對(duì)數(shù)組函數(shù)中做兩種不同的優(yōu)化：

在靜態(tài)區(qū)完成賦值后復(fù)制到棧中。

總結(jié)起來，在不考慮逃逸分析的情況下，如果數(shù)組中元素的個(gè)數(shù)小于或者等于 4 個(gè)，那么所有的變量會(huì)直接在棧上初始化，如果數(shù)組元素大于 4 個(gè)，變量就會(huì)在靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū)初始化然后拷貝到棧上。

由于數(shù)組是值類型，那么賦值和函數(shù)傳參操作都會(huì)復(fù)制整個(gè)數(shù)組數(shù)據(jù)。

不管是賦值或函數(shù)傳參，地址都不一致，發(fā)生了拷貝。如果數(shù)組的數(shù)據(jù)較大，則會(huì)消耗掉大量內(nèi)存。那么為了減少拷貝我們可以主動(dòng)的傳遞指針呀。

地址是一樣的，不過傳指針會(huì)有一個(gè)弊端，從打印結(jié)果可以看到，指針地址都是同一個(gè)，萬一原數(shù)組的指針指向更改了，那么函數(shù)里面的指針指向都會(huì)跟著更改。

同樣的我們將數(shù)組轉(zhuǎn)換為切片，通過傳遞切片，地址是不一樣的，數(shù)組值相同。

切片是引用傳遞，所以它們不需要使用額外的內(nèi)存并且比使用數(shù)組更有效率。

所以，切片屬于引用類型。

通過這種方式可以將數(shù)組轉(zhuǎn)換為切片。

中間不加三個(gè)點(diǎn)就是切片,使用這種方式創(chuàng)建切片，實(shí)際上是先創(chuàng)建數(shù)組，然后再通過第一種方式創(chuàng)建。

使用make創(chuàng)建切片，就不光編譯期了，make創(chuàng)建切片會(huì)涉及到運(yùn)行期。1. 切片的大小和容量是否足夠小；

切片是否發(fā)生了逃逸，最終在堆上初始化。如果切片小的話會(huì)先在棧或靜態(tài)區(qū)進(jìn)行創(chuàng)建。

切片有一個(gè)數(shù)組的指針，len是指切片的長度, cap指的是切片的容量。

cap是在初始化切片是生成的容量。

發(fā)現(xiàn)切片的結(jié)構(gòu)體是數(shù)組的地址指針array unsafe.Pointer，而Go中數(shù)組的地址代表數(shù)組結(jié)構(gòu)體的地址。

slice 中得到一塊內(nèi)存地址，array[0]或者unsafe.Pointer(array[0])。

也可以通過地址構(gòu)造切片

nil切片：指的unsafe.Pointer 為nil

空切片：

創(chuàng)建的指針不為空，len和cap為空

當(dāng)一個(gè)切片的容量滿了，就需要擴(kuò)容了。怎么擴(kuò)，策略是什么？

如果原來數(shù)組切片的容量已經(jīng)達(dá)到了最大值，再想擴(kuò)容， Go 默認(rèn)會(huì)先開一片內(nèi)存區(qū)域，把原來的值拷貝過來，然后再執(zhí)行 append() 操作。這種情況對(duì)現(xiàn)數(shù)組的地址和原數(shù)組地址不相同。

從上面結(jié)果我們可以看到，如果用 range 的方式去遍歷一個(gè)切片，拿到的 Value 其實(shí)是切片里面的值拷貝,即淺拷貝。所以每次打印 Value 的地址都不變。

由于 Value 是值拷貝的，并非引用傳遞，所以直接改 Value 是達(dá)不到更改原切片值的目的的，需要通過 slice[index] 獲取真實(shí)的地址。

如何看待go語言泛型的最新設(shè)計(jì)？

Go 由于不支持泛型而臭名昭著，但最近，泛型已接近成為現(xiàn)實(shí)。Go 團(tuán)隊(duì)實(shí)施了一個(gè)看起來比較穩(wěn)定的設(shè)計(jì)草案，并且正以源到源翻譯器原型的形式獲得關(guān)注。本文講述的是泛型的最新設(shè)計(jì)，以及如何自己嘗試泛型。

例子

FIFO Stack

假設(shè)你要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)先進(jìn)先出堆棧。沒有泛型，你可能會(huì)這樣實(shí)現(xiàn)：

type?Stack?[]interface{}func?(s?Stack)?Peek()?interface{}?{

return?s[len(s)-1]

}

func?(s?*Stack)?Pop()?{

*s?=?(*s)[:

len(*s)-1]

}

func?(s?*Stack)?Push(value?interface{})?{

*s?=?

append(*s,?value)

}

但是，這里存在一個(gè)問題：每當(dāng)你 Peek 項(xiàng)時(shí)，都必須使用類型斷言將其從 interface{} 轉(zhuǎn)換為你需要的類型。如果你的堆棧是 *MyObject 的堆棧，則意味著很多 s.Peek().(*MyObject)這樣的代碼。這不僅讓人眼花繚亂，而且還可能引發(fā)錯(cuò)誤。比如忘記 * 怎么辦？或者如果您輸入錯(cuò)誤的類型怎么辦？s.Push(MyObject{})` 可以順利編譯，而且你可能不會(huì)發(fā)現(xiàn)到自己的錯(cuò)誤，直到它影響到你的整個(gè)服務(wù)為止。

通常，使用 interface{} 是相對(duì)危險(xiǎn)的。使用更多受限制的類型總是更安全，因?yàn)榭梢栽诰幾g時(shí)而不是運(yùn)行時(shí)發(fā)現(xiàn)問題。

泛型通過允許類型具有類型參數(shù)來解決此問題：

type?Stack(type?T)?[]Tfunc?(s?Stack(T))?Peek()?T?{

return?s[len(s)-1]

}

func?(s?*Stack(T))?Pop()?{

*s?=?(*s)[:

len(*s)-1]

}

func?(s?*Stack(T))?Push(value?T)?{

*s?=?

append(*s,?value)

}

這會(huì)向 Stack 添加一個(gè)類型參數(shù)，從而完全不需要 interface{}。現(xiàn)在，當(dāng)你使用 Peek() 時(shí)，返回的值已經(jīng)是原始類型，并且沒有機(jī)會(huì)返回錯(cuò)誤的值類型。這種方式更安全，更容易使用。（譯注：就是看起來更丑陋，^-^）

此外，泛型代碼通常更易于編譯器優(yōu)化，從而獲得更好的性能（以二進(jìn)制大小為代價(jià)）。如果我們對(duì)上面的非泛型代碼和泛型代碼進(jìn)行基準(zhǔn)測(cè)試，我們可以看到區(qū)別：

type?MyObject?struct?{

X?

int

}

var?sink?MyObjectfunc?BenchmarkGo1(b?*testing.B)?{

for?i?:=?0;?i??b.N;?i++?{

var?s?Stack

s.Push(MyObject{})

s.Push(MyObject{})

s.Pop()

sink?=?s.Peek().(MyObject)

}

}

func?BenchmarkGo2(b?*testing.B)?{

for?i?:=?0;?i??b.N;?i++?{

var?s?Stack(MyObject)

s.Push(MyObject{})

s.Push(MyObject{})

s.Pop()

sink?=?s.Peek()

}

}

結(jié)果：

BenchmarkGo1BenchmarkGo1-16?????12837528?????????87.0?ns/op???????48?B/op????????2?allocs/opBenchmarkGo2BenchmarkGo2-16?????28406479?????????41.9?ns/op???????24?B/op????????2?allocs/op

在這種情況下，我們分配更少的內(nèi)存，同時(shí)泛型的速度是非泛型的兩倍。

合約（Contracts）

上面的堆棧示例適用于任何類型。但是，在許多情況下，你需要編寫僅適用于具有某些特征的類型的代碼。例如，你可能希望堆棧要求類型實(shí)現(xiàn) String() 函數(shù)

網(wǎng)站欄目：go語言append go語言append函數(shù)追加元素允許重復(fù)
標(biāo)題來源：http://chinadenli.net/article16/doddedg.html

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