المصفوفات في Golang: طول ثابت ونسخ بالقيمة والفرق عن الشرائح

تعريف مصفوفة

يُكتب نوع المصفوفة (array) بالشكل [N]T: الطول ثم نوع العنصر. الطول ثابت وقت الترجمة وهو جزء من النوع.

package main

import "fmt"

func main() {
	var scores [5]int // five zeros
	scores[0] = 90
	scores[4] = 75
	fmt.Println(scores, len(scores))

	days := [3]string{"Mon", "Tue", "Wed"}
	fmt.Println(days[1])

	primes := [...]int{2, 3, 5, 7, 11} // compiler counts: [5]int
	fmt.Printf("%T %v\n", primes, primes)

	// Index keys: unset positions get the zero value.
	sparse := [5]string{1: "b", 3: "d"}
	fmt.Printf("%q\n", sparse)
}

المخرجات:

[90 0 0 0 75] 5
Tue
[5]int [2 3 5 7 11]
["" "b" "" "d" ""]

المصفوفة مهيّأة بالكامل دائمًا. العناصر التي لا تضبطها تحمل القيمة الصفرية لنوع العنصر: 0 أو "" أو false أو nil.

الفهرسة وحدود المصفوفة

تمتد الفهارس من 0 إلى len(a)-1. الفهرس الثابت الخارج عن النطاق خطأ ترجمة، أما الفهرس المتغيّر الخارج عن النطاق فيسبّب panic وقت التشغيل.

var a [3]int
a[5] = 1 // compile error: invalid argument: index 5 out of bounds [0:3]

i := 5
a[i] = 1 // panic: runtime error: index out of range [5] with length 3

المرور على العناصر

تزور for i, v := range a كل عنصر بالترتيب. المتغيّر v نسخة من العنصر، لذا الإسناد إلى v لا يغيّر المصفوفة. اكتب عبر الفهرس بدلًا من ذلك.

package main

import "fmt"

func main() {
	temps := [4]float64{21.5, 23.0, 19.8, 25.1}

	sum := 0.0
	for _, t := range temps {
		sum += t
	}
	fmt.Printf("average: %.2f\n", sum/float64(len(temps)))

	for i := range temps {
		temps[i] += 1 // modifies the array
	}
	fmt.Println(temps)
}

وهناك دقيقة إضافية خاصة بالمصفوفات: range على قيمة مصفوفة يقيّم نسخة منها في البداية. إذا عدّل جسم الحلقة عناصر لاحقة، يبقى v يعرض القيم القديمة. المرور على &a أو a[:] يتجنّب هذه النسخة.

المصفوفات قيم

هذا هو الفرق الأساسي عن المصفوفات في C أو Java أو JavaScript. إسناد مصفوفة ينسخ كل عناصرها، وتمريرها إلى دالة ينسخها أيضًا.

package main

import "fmt"

func reset(a [3]int) {
	a[0] = 0 // changes the function's copy
}

func resetPtr(a *[3]int) {
	a[0] = 0 // changes the caller's array
}

func main() {
	a := [3]int{1, 2, 3}
	b := a // full copy
	b[0] = 99
	fmt.Println(a, b)

	reset(a)
	fmt.Println(a)

	resetPtr(&a)
	fmt.Println(a)
}

المخرجات:

[1 2 3] [99 2 3]
[1 2 3]
[0 2 3]

النسخ رخيص للمصفوفات الصغيرة ومكلف للكبيرة: تمرير [1_000_000]int بالقيمة ينسخ ثمانية ميغابايت. مرّر مؤشرًا (*[N]T) أو شريحة (a[:]) عندما تكون المصفوفة كبيرة أو تحتاج الدالة إلى تعديلها. الفهرسة عبر مؤشر مصفوفة لا تحتاج * صريحة: a[0] تعمل على *[3]int.

مقارنة المصفوفات واستخدامها مفاتيح للخرائط

تدعم مصفوفات العناصر القابلة للمقارنة == و!=. تتساوى مصفوفتان عندما يتساوى كل عنصر فيهما. وهذا يجعلها أيضًا مفاتيح صالحة للخرائط (maps)، بخلاف الشرائح.

package main

import "fmt"

func main() {
	x := [3]int{1, 2, 3}
	y := [3]int{1, 2, 3}
	fmt.Println(x == y)

	// A grid position as a map key.
	type pos [2]int
	visited := map[pos]bool{}
	visited[pos{0, 0}] = true
	visited[pos{2, 1}] = true
	fmt.Println(visited[pos{2, 1}], visited[pos{1, 1}])
}

المصفوفات مختلفة الطول أنواع مختلفة ولا يمكن مقارنتها أصلًا: [3]int{} == [4]int{} لا تُترجم (mismatched types [3]int and [4]int).

المصفوفات متعددة الأبعاد

مصفوفة من المصفوفات تعطيك شبكة ثابتة. الشبكة كلها كتلة واحدة متصلة في الذاكرة.

package main

import "fmt"

func main() {
	var board [3][3]rune
	for r := range board {
		for c := range board[r] {
			board[r][c] = '.'
		}
	}
	board[1][1] = 'X'
	board[0][2] = 'O'

	for _, row := range board {
		fmt.Println(string(row[:]))
	}
}

تحوّل row[:] الصف من النوع [3]rune إلى شريحة []rune، وهي ما تقبله string().

المصفوفات مقابل الشرائح

عمليًا ستقابل المصفوفات في أماكن قليلة: تعيد sha256.Sum256 قيمة [32]byte، وجداول البحث التي لا يتغيّر حجمها، وكمخزن خلفي لشريحة. تقطيع مصفوفة بـ a[:] أو a[1:3] ينشئ شريحة تشاركها الذاكرة؛ صفحة الشرائح تشرح ما تعنيه هذه المشاركة.

التحويل بين المصفوفات والشرائح

package main

import "fmt"

func main() {
	arr := [4]int{1, 2, 3, 4}
	s := arr[:] // slice view: shares memory with arr
	s[0] = 100
	fmt.Println(arr)

	nums := []int{7, 8, 9}
	a := [3]int(nums) // Go 1.20: slice to array, copies
	nums[0] = 0
	fmt.Println(a, nums)

	p := (*[3]int)(nums) // Go 1.17: array pointer, shares memory
	p[1] = 0
	fmt.Println(nums)
}

تحويل شريحة إلى مصفوفة (Go 1.20) أو إلى مؤشر مصفوفة (Go 1.17) يسبّب panic إذا كانت الشريحة أقصر من طول المصفوفة: panic: runtime error: cannot convert slice with length 2 to array or pointer to array with length 3.

أخطاء شائعة

• توقّع أن تعدّل الدالة مصفوفة مُرّرت إليها. الدالة تتلقّى نسخة. مرّر *[N]T أو شريحة.
• استخدام مصفوفة حيث تُطلب شريحة. []int{1, 2} شريحة، و[2]int{1, 2} مصفوفة. الدالة التي تأخذ []int لن تقبل [2]int؛ مرّر a[:].
• المصفوفات الكبيرة في حلقة range. for _, v := range bigArray تنسخ المصفوفة كلها أولًا. مرّ على &bigArray أو على شريحة.