为什么Go语言需要数组？

Question

为什么Go语言需要数组？

arraysgoslice

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我理解 Go 语言中数组和切片的区别。但是我不理解为什么拥有数组是有帮助的。为什么数组类型定义需要指定长度和元素类型？为什么我们不能把每个使用的“数组”都当做切片来使用呢？

- Alex Parker

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我认为我找到了一个可能的重复问题：为什么要使用数组而不是切片？ - icza

4个回答

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数组是值，而且通常使用值而不是指针更加有用。

值可以进行比较，因此您可以使用数组作为映射的键。

值始终被初始化，因此您不需要像对待切片一样进行初始化或者make操作。

数组让您更好地控制内存布局，在结构体中无法直接分配切片空间，但可以使用数组：

type Foo struct {
    buf [64]byte
}

在这里，一个Foo值将包含64字节的值，而不是需要单独初始化的切片标头。在与C代码进行交互时，数组还用于填充结构以匹配对齐，并防止错误共享以提高缓存性能。

另一个改进性能的方面是，您可以比使用切片更好地定义内存布局，因为数据局部性对内存密集型计算有很大影响。与正在执行的操作相比，解引用指针可能需要相当长的时间，并且复制小于缓存行的值几乎没有成本，因此对于那些对性能至关重要的代码，仅出于这个原因就经常使用数组。

- JimB

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数组在节省空间方面更加高效。如果您从未更新切片的大小（即以预定义的大小开始，并且永远不会超过它），则实际上没有太大的性能差异。但是，切片存在额外的空间开销，因为切片只是一个包含其核心数组的包装器。在上下文中，这也提高了清晰度，因为它使变量的预期用途更加明显。

- Danny Buonocore

实际上，性能差异可能非常大。使用指针（通过切片）可能会影响数据局部性，并产生额外的开销来查找内存中的数据。 - JimB

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每个数组都可以是切片，但并非每个切片都可以是数组。如果您有一个固定的集合大小，使用数组可以获得轻微的性能改进。至少，您将节省由切片头占用的空间。

- evanmcdonnal

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可以查看英文原文，
原文链接

- icza · Accepted Answer

数组arrays不仅仅是固定长度，它们还可以进行比较，并且它们是值类型（而不是引用或指针类型）。

在某些情况下，数组比切片具有无数优势，所有这些优势加起来足以证明数组的存在（以及切片）。让我们看看它们。（我甚至没有计算数组作为切片构建块的情况。）

1. 可比性意味着你可以将数组用作映射的键，但不能使用切片。是的，现在你可能会问为什么不让切片具有可比性，这样就不足以证明两者的存在了。切片上的相等性没有很好地定义。FAQ：为什么映射不允许使用切片作为键？

它们没有实现相等性，因为这些类型上的相等性没有很好地定义；涉及浅层比较与深度比较、指针比较与值比较、如何处理递归类型等多个考虑因素。

2. 数组还可以提供更高的编译时安全性，因为索引边界可以在编译时进行检查（数组长度必须计算为非负常量，该常量可由类型为int的值表示）：

s := make([]int, 3)
s[3] = 3 // "Only" a runtime panic: runtime error: index out of range

a := [3]int{}
a[3] = 3 // Compile-time error: invalid array index 3 (out of bounds for 3-element array)

3. 同样地，传递或分配数组值会隐式地复制整个数组，因此它将与原始值"分离"。如果你传递一个切片，它仍然会复制但只是切片的头部，而切片值（头部）将指向同一后备数组。这可能是你想要的，也可能不是。如果你想要从"原始"切片中"分离"出一个切片，你必须显式地复制内容，例如使用内置的 copy() 函数到一个新的切片。

a := [2]int{1, 2}
b := a
b[0] = 10 // This only affects b, a will remain {1, 2}

sa := []int{1, 2}
sb := sa
sb[0] = 10 // Affects both sb and sa

4. 由于数组长度是数组类型的一部分，长度不同的数组是不同的类型。这可能会带来一些麻烦（例如，你编写了一个函数，它需要一个类型为[4]int的参数，你不能使用该函数来处理类型为[5]int的数组），但这也可能是一个优点：可以用它来显式地指定期望的数组长度。例如，你想编写一个函数，它需要一个IPv4地址作为参数，它可以使用类型[4]byte来建模。现在，你在编译时就可以保证传递给函数的值恰好有4个字节，不多不少（否则就是无效的IPv4地址）。

5. 与之前的相关，数组长度也可以用于文档目的。类型[4]byte适当记录了IPv4有4个字节。类型为[3]byte的rgb变量告诉我们每个颜色分量有1个字节。在某些情况下，它甚至被取出并单独记录;例如在crypto/md5包中: md5.Sum()返回类型为[Size]byte的值，其中md5.Size是一个常量，为16：MD5校验和的长度。

6. 当planning memory layout of struct types时，它们也非常有用，请参见JimB的答案，以及this answer in greater detail and real-life example。

7. 由于切片是头部，它们（几乎）总是原样传递（不使用指针），因此语言规范对于指向切片的指针比指向数组的指针更加限制。例如，规范提供了多个缩写操作指向数组的指针，而在切片的情况下会导致编译时错误（因为很少使用指向切片的指针，如果您仍然想要/必须这样做，您必须明确地处理它；请在this answer中阅读更多信息）。

这样的例子有：

将指向数组的指针 p 切片: p[low:high] 是 (*p)[low:high] 的简写。如果 p 是指向切片的指针，则会出现编译时错误 (spec: Slice expressions)。
对指向数组的指针 p 进行索引: p[i] 是 (*p)[i] 的简写。如果 p 是指向切片的指针，则会出现编译时错误 (spec: Index expressions)。

示例：

pa := &[2]int{1, 2}
fmt.Println(pa[1:1]) // OK
fmt.Println(pa[1])   // OK

ps := &[]int{3, 4}
println(ps[1:1]) // Error: cannot slice ps (type *[]int)
println(ps[1])   // Error: invalid operation: ps[1] (type *[]int does not support indexing)

8. 访问（单个）数组元素比访问切片元素更有效率，因为在切片的情况下，运行时必须经过隐式指针解引用。此外，“如果s的类型是数组或指向数组的指针，则表达式len（s）和cap（s）是常量”。

可能会让人惊讶，但您甚至可以编写：

type IP [4]byte

const x = len(IP{}) // x will be 4

这是有效的，并且在编译时进行评估，即使IP{}不是常量表达式，所以例如const i = IP{}将导致编译时错误！在此之后，甚至以下内容也能正常工作：

const x2 = len((*IP)(nil)) // x2 will also be 4

注意：在遍历完整数组与完整切片时，可能根本没有性能差异，因为很明显可以进行优化，使得只有一次解引用切片头部的指针。有关详细信息/示例，请参见 Array vs Slice: accessing speed。

请查看相关问题，了解什么情况下使用数组比切片更合适：

为什么要使用数组而不是切片？

为什么Go语言中切片不能像数组一样被用作map的键？

使用数组类型作为哈希表的键

如何优雅地检查三个值的相等性？

如何对传递的切片指针进行切片操作？

这只是出于好奇: 一个切片可以包含自己，而数组则不能。(实际上，这个属性使得比较更容易，因为你不必处理递归数据结构)

必读博客:

Go Slices：使用和内部机制

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