go语言切片做函数参数传递+append()函数扩容

2023年 8月 13日 67.6k 0

go语言切片函数参数传递+append()函数扩容

给你二叉树的根节点 root 和一个整数目标和 targetSum ,找出所有 从根节点到叶子节点 路径总和等于给定目标和的路径。

二叉树递归go代码:

var ans [][]int
func pathSum(root *TreeNode, targetSum int) ( [][]int) {
	ans := make([][]int, 0) 
    path := []int{}
    dfs(root, targetSum,path)
    return ans
}
func dfs(node *TreeNode, left int,path []int) {
        if node == nil {
            return
        }
        left -= node.Val
        path = append(path, node.Val)
        if node.Left == nil && node.Right == nil && left == 0 {
            ans = append(ans, append([]int(nil), path...))//在二维切片中添加一维切片的复制,通过复制可以让path后续修改对ans没有影响
            return
        }
        dfs(node.Left, left,path)
        dfs(node.Right, left,path)
}

我的疑惑由这道题的代码产生,可以看到在dfs递归函数中,使用了参数path切片作为变量,而学过Go的都知道切片slice是引用类型,那么在函数传递时是引用传递吗。
可以知道path记录的是目前遍历过的数据,而我的疑惑就是对切片path一直添加了数据,那么为什么作为参数传进path后,在下层递归函数中的修改不会影响到上层path,以下是我查阅许多资料的解释。

1.Go中切片的结构体

在这里插入图片描述
如图所示,切片结构体包含了三部分,第一部分是指向底层数组的指针,其次是切片的大小len和切片的容量cap。

2.切片的扩容机制

切片的容量(cap)表示切片可以使用的底层数组的最大长度。当切片的长度(len)超过了容量时,切片就会自动扩容,即分配一个更大的底层数组,并将原有的数据复制过去。这个过程是由append函数完成的,我们不需要手动操作。
根据Go语言源码中的注释,切片扩容的规则如下:

如果原始容量小于1024,则新容量是原始容量的2倍;
如果原始容量大于等于1024,则新容量是原始容量的1.25倍;
如果连续扩容5次,且没有触发上述两种情况,则新容量是原始容量的1.5倍;
如果分配失败,则触发内存溢出。

切片在函数内部进行扩容或缩容操作时,会导致切片指向一个新的底层数组,此时在函数内部和外部就不再共享同一个底层数组了。因此当追加超出原本容量时,再改变切片内容后,对原来的数组是没有影响的

3.Go中的append函数

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
如上图可以看到,如果进行append后,

  • 切片没有进行扩容,那么会直接添加或修改切片指向底层数组中后一位的值,故底层数组会受到改变;
  • 而如果进行扩容,则会导致切片指向一个新的底层数组,对原来的数组是没有影响的
  • 4.Go函数传参只有值传递一种方式,传地址必须加上*——其实也是传地址变量的值

    看过有些博客说Go中切片是传地址,但其实这是错误的,
    Go官方文档声明:Go中函数传参只有传值,传地址必须加上*,这其实也是传地址变量的值

    在Golang中:传入函数参数的是原对象的一个全新的copy(有自己的内存地址);go对象之间赋值是把对象内存的 内容(字段值等) copy过去,所以才会看到globalUser修改前后的地址不变,但是对象的内容变了。 必须要显式传递Person的指针,不然只是传递了该对象的一个副本。
    在Java中:传入函数参数的是原对象的引用的copy(指向的是同样的内存地址); Java对象之间的赋值是把对象的引用 copy过去,因为引用指向的地址变了,所以对象的内容也变了。如果传递了引用类型(对象、数组等)会复制其指针进行传递
    转载自 腾讯技术工程 ——Golang与Java全方位对比总结

    再回到切片作为函数参数的问题上,因为Go里面函数传参只有值传递一种方式,所以当切片作为参数时,其实也是切片的拷贝,但是在拷贝的切片中,其包含的指针成员变量的值是一样的,也就是说它们指向的底层数组数据源是一样,因此在调用函数内修改形参能影响实参。

    通常,我们把在传值拷贝过程中,修改形参能直接修改实参的数据类型称为引用类型。
    Go语言中所有的传参都是值传递(传值),都是一个副本,一个拷贝。

    因为拷贝的内容有时候是非引用类型(int、string、struct等这些),这样就在函数中就无法修改原内容数据;有的是引用类型(指针、map、slice、chan等这些),这样就可以修改原内容数据。

    这里要注意的是:引用类型和传引用是两个概念。
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述

    总结:

    slice切片或者array数组作为函数参数传递的时候,本质是传值而不是传地址。因为slice依赖其底层的array,修改slice本质是修改array,而array又是有大小限制,当超过slice的容量,即数组越界的时候,需要通过动态规划的方式创建一个新的数组块。把原有的数据复制到新数组,这个新的array则为slice新的底层依赖。

    传值的过程复制一个新的切片,这个切片也指向原始变量的底层数组。函数中无论是直接修改切片,还是append创建新的切片,都是基于共享切片底层数组的情况作为基础,最外面的原始切片是否改变,取决于函数内的操作和切片本身容量,是否修改了底层数组。

    • 如果要修改切片的值,那么一定对底层数组做了修改,为影响到函数外的切片
    • 如果是append操作,则要看切片是否扩容
      • 切片没有进行扩容,那么会直接添加或修改切片指向底层数组中后一位的值,故底层数组会受到改变,函数外切片改变;
      • 而如果进行扩容,则会导致切片指向一个新的底层数组,一切修改都对函数外的原切片无影响
        .

    当然,如果为了修改原始变量,可以指定参数的类型为指针类型。传递的就是slice的内存地址。函数内的操作都是根据内存地址找到变量本身。

    递归代码分析

    func dfs(node *TreeNode, left int,path []int) {
            if node == nil {
                return
            }
            left -= node.Val
            path = append(path, node.Val)
            if node.Left == nil && node.Right == nil && left == 0 {
                ans = append(ans, append([]int(nil), path...))//在二维切片中添加一维切片
                return
            }
            dfs(node.Left, left,path)
            dfs(node.Right, left,path)
    }
    

    故在该递归函数dfs中,我们首先要知道,每次递归都是从左到右,递归完一条路径才会返回,故第一次递归时就会导致path达到叶子节点。且由path代表路径的定义,易知path的长度代表着当前遍历结点的深度
    在每一次传递的参数path都是传的切片值,而不是path的地址,故都是不同的切片值,只是指向的底层数组一样,且每次在函数内部进行append时,可能扩容,也可能不扩容

  • 如果append后导致path扩容,会导致切片指向一个新的底层数组,此时在函数内部path和外部path就不再共享同一个底层数组了,因此不会影响上层递归函数的path
  • 如果append后没有导致path扩容,那么会直接添加或修改切片指向底层数组中后一位的值;
    • 如果是第一次遍历到当前深度,那么就会在底层数组中添加值,那么直接添加,并判断当前结点有无子树,若没有子树则加入ans中,注意代码ans = append(ans, append([]int(nil), path...)),此时我们加入ans的是 append([]int(nil), path...),即path切片的复制,加入复制的path是关键,若直接加入path,我们在后续修改path时,底层数组改变也会影响ans中的值。
    • 如果已经遍历过当前深度,那么应该修改底层数组的切片后一位的值,这样确实会影响path的底层数组,但对所求的答案ans没有影响,因为修改之前的path路径的复制已经在之前的递归中添加进了ans中;对之后的递归中的path也没有影响,因为之后的path在遍历到当前深度进行append时也会修改该深度的path值
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