你真的懂 Go Reslice 吗
共 3558字，需浏览 8分钟
· 2020-11-21
package main
func a() []int {
a1 := []int{3}
a2 := a1[1:]
return a2
}
func main() {
a()
}
看到这个题, 你的第一反应是啥?
(A) 编译失败
(B) panic: runtime error: index out of range [1] with length 1
(C) []
(D) 其他
第一感觉: 肯定能编译过, 但是运行时一定会 panic 的. 但事与愿违竟然能够正常运行, 结果是:[]
疑问
a1 := []int{3}
a2 := a1[1:]
fmt.Println("a[1:]", a2)
a1 和 a2 共享同样的底层数组, len(a1) = 1, a1[1] 绝对会 panic, 但是 a[1:] 却能正常输出, 这是为何?
从表面入手
整体上看下整体的情况
a1 := []int{3}
fmt.Printf("len:%d, cap:%d", len(a1), cap(a1))
fmt.Println("a[0:]", a1[0:])
fmt.Println("a[1:]", a1[1:])
fmt.Println("a[2:]", a1[2:])
结果:
len:1, cap:1
a[0:]: [1]
a[1:] []
panic: runtime error: slice bounds out of range [2:1]
从表面来看, 从 a[2:] 才开始 panic, 到底是谁一手造成这样的结果呢?
汇编上看一目了然
"".a STEXT size=87 args=0x18 locals=0x18
// 省略...
0x0028 00040 (main.go:6) CALL runtime.newobject(SB)
0x002d 00045 (main.go:6) MOVQ 8(SP), AX // 将slice的数据首地址加载到AX寄存器
0x0032 00050 (main.go:6) MOVQ $3, (AX) // 把3放入到AX寄存器中, 也就是a1[0]
0x0039 00057 (main.go:8) MOVQ AX, "".~r0+32(SP)
0x003e 00062 (main.go:8) XORPS X0, X0 // 初始化 X0 寄存器
0x0041 00065 (main.go:8) MOVUPS X0, "".~r0+40(SP) // 将X0放入返回值
0x0046 00070 (main.go:8) MOVQ 16(SP), BP
0x004b 00075 (main.go:8) ADDQ $24, SP
0x004f 00079 (main.go:8) RET
// 省略....
其实主要关心这两行即可.
0x003e 00062 (main.go:8) XORPS X0, X0 // 初始化 X0 寄存器
0x0041 00065 (main.go:8) MOVUPS X0, "".~r0+40(SP) // 将X0放入返回值
是不是很神奇, a[1:] 没有调用runtime.panicSliceB(SB), 而是返回的是一个空的 slice. 这是为何呢?
持着怀疑态度, 去 github 提上一枚 issue. https://github.com/golang/go/issues/42069
结论: 这是故意的, 单纯为了保持 reslice 对称而已. 这也就解释了返回一个空的 slice 的原因.
reslice 原理
上面的问题已经解释清楚了, 回过头来看正常 reslice 的例子
func a() []int {
a1 := []int{3, 4, 5, 6, 7, 8}
a2 := a1[2:]
return a2
}
用简单的图来描述这段代码里, a1 和 a2 之间的 reslice 关系. 可以看到 a1 和 a2 是共享底层数组的.
如果你知道这些, 那么 slice 的使用基本上不会出现问题.
下面这些问题你考虑过吗 ?
a1, a2 是如何共享底层数组的?
a1[low:high] 是如何实现的?
继续来看这段代码的汇编:
"".a STEXT size=117 args=0x18 locals=0x18
// 省略...
0x0028 00040 (main.go:4) CALL runtime.newobject(SB)
0x002d 00045 (main.go:4) MOVQ 8(SP), AX
0x0032 00050 (main.go:4) MOVQ $3, (AX)
0x0039 00057 (main.go:4) MOVQ $4, 8(AX)
0x0041 00065 (main.go:4) MOVQ $5, 16(AX)
0x0049 00073 (main.go:4) MOVQ $6, 24(AX)
0x0051 00081 (main.go:4) MOVQ $7, 32(AX)
0x0059 00089 (main.go:4) MOVQ $8, 40(AX)
0x0061 00097 (main.go:5) ADDQ $16, AX
0x0065 00101 (main.go:6) MOVQ AX, "".~r0+32(SP)
0x006a 00106 (main.go:6) MOVQ $4, "".~r0+40(SP)
0x0073 00115 (main.go:6) MOVQ $4, "".~r0+48(SP)
0x007c 00124 (main.go:6) MOVQ 16(SP), BP
0x0081 00129 (main.go:6) ADDQ $24, SP
0x0085 00133 (main.go:6) RET
// 省略....
第 4 行: 将 AX 栈顶指针下移 8 字节, 指向了 a1 的 data 指向的地址空间里
第 5-10 行: 将 [3,4,5,6,7,8] 放入到 a1 的 data 指向的地址空间里
第 11 行: AX 指针后移 16 个字节. 也就是指向元素 5 的位置
第 12 行: 将 SP 指针下移 32 字节指向即将返回的 slice (其实就是 a2 ), 同时将 AX 放入到 SP. 注意 AX 放入 SP 里的是一个指针, 也就造成了 a1, a2 是共享同一块内存空间的
第 13 行: 将 SP 指针下移 40 字节指向了 a2 的 len, 同时 把 4 放入到 SP, 也就是 len(a2) = 4
第 14 行: 将 SP 指针下移 48 字节指向了 a2 的 cap, 同时 把 4 放入到 SP, 也就是 cap(a2) = 4
下图是 slice 的 栈图, 可以配合着上面的汇编一块看.
看到这里是不是一目了然了. 于是有了下面的这些结论:
reslice 完全是利用汇编实现的
reslice 时, slice 的 data 通过指针的移动完成, 造成了共享相同的底层数据, 同时将新的 len, cap 放入对应的位置
至此, golang reslice 的原理基本已经阐述清楚了.
参考资料
深入 Go 的底层，带你走近一群有追求的人
汇编角度看 Slice，一个新的世界
Why slice not painc
Slice expressions
A Quick Guide to Go's Assembler
plan9 assembly 完全解析
原文链接: https://www.haohongfan.com/post/2020-10-20-golang-slice/