מערכים ב-Golang (Array): אורך קבוע, סמנטיקת ערך ו-slices

הצהרה על מערך

טיפוס מערך נכתב [N]T: אורך ואחריו טיפוס האיבר. האורך נקבע בזמן קומפילציה והוא חלק מהטיפוס.

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)
}

פלט:

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

מערך תמיד מאותחל במלואו. איברים שלא הצבתם בהם ערך מחזיקים את ערך האפס של טיפוס האיבר: 0, "", false, nil.

אינדקסים וגבולות

האינדקסים נעים מ-0 עד len(a)-1. אינדקס קבוע מחוץ לטווח הוא שגיאת קומפילציה. אינדקס משתנה מחוץ לטווח גורם ל-panic בזמן ריצה.

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

מעבר על מערך

for i, v := range a עובר על כל איבר לפי הסדר. v הוא עותק של האיבר, ולכן השמה ל-v לא משנה את המערך. כתבו דרך האינדקס במקום זאת.

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)
}

יש עוד נקודה עדינה אחת שייחודית למערכים: range על ערך מערך מחשב מראש עותק של המערך. אם גוף הלולאה משנה איברים מאוחרים יותר, v עדיין מציג את הערכים הישנים. מעבר על &a או על a[:] חוסך את ההעתקה.

מערכים הם ערכים

זה ההבדל העיקרי ממערכים ב-C, ב-Java או ב-JavaScript. השמה של מערך מעתיקה כל איבר. גם העברת מערך לפונקציה מעתיקה אותו.

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)
}

פלט:

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

ההעתקה זולה במערכים קטנים ויקרה בגדולים: העברת [1_000_000]int לפי ערך מעתיקה שמונה מגה-בייט. העבירו מצביע (*[N]T) או slice (a[:]) כשהמערך גדול או כשהפונקציה צריכה לשנות אותו. גישה לאינדקס דרך מצביע למערך לא דורשת * מפורש: a[0] עובד על *[3]int.

השוואת מערכים ושימוש בהם כמפתחות של map

מערכים של איברים הניתנים להשוואה תומכים ב-== וב-!=. שני מערכים שווים כשכל איבר שווה. זה גם הופך אותם למפתחות map תקינים, מה שאין כן slices.

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}])
}

מערכים באורכים שונים הם טיפוסים שונים ואי אפשר להשוות ביניהם בכלל: [3]int{} == [4]int{} לא מתקמפל (mismatched types [3]int and [4]int).

מערכים רב-ממדיים

מערך של מערכים נותן לכם רשת קבועה. הרשת כולה היא בלוק זיכרון רציף אחד.

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[:]))
	}
}

row[:] הופך את השורה מטיפוס [3]rune ל-slice מטיפוס []rune, ש-string() מקבלת.

מערכים מול slices

בפועל תפגשו מערכים בעיקר בכמה מקומות: sha256.Sum256 מחזירה [32]byte, טבלאות חיפוש שגודלן לא משתנה, וכאחסון הבסיס של slice. חיתוך מערך עם a[:] או a[1:3] יוצר slice שחולק איתו את הזיכרון; הדף על slices מסביר מה המשמעות של השיתוף הזה.

המרה בין מערכים ל-slices

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)
}

המרה של slice למערך (Go 1.20) או למצביע למערך (Go 1.17) גורמת ל-panic אם ה-slice קצר מאורך המערך: panic: runtime error: cannot convert slice with length 2 to array or pointer to array with length 3.

טעויות נפוצות

• לצפות שפונקציה תשנה מערך שהועבר אליה כארגומנט. היא מקבלת עותק. העבירו *[N]T או slice.
• שימוש במערך במקום שבו נדרש slice. []int{1, 2} הוא slice, [2]int{1, 2} הוא מערך. פונקציה שמקבלת []int לא תקבל [2]int; העבירו a[:].
• מערכים גדולים בלולאת range. for _, v := range bigArray מעתיקה קודם את כל המערך. עברו על &bigArray או על slice.