Массивы в Golang: фиксированная длина, копирование и слайсы

Объявление массива

Тип массива записывается как [N]T: длина, затем тип элементов. Длина фиксируется на этапе компиляции и входит в тип.

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)
}

Вывод:

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

Массив всегда инициализирован полностью. Элементы, которые вы не задали, содержат нулевое значение типа элементов: 0, "", false, nil.

Индексация и границы

Индексы идут от 0 до len(a)-1. Константный индекс за границами это ошибка компиляции. Переменный индекс за границами вызывает панику во время выполнения.

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

Обход

for i, v := range a проходит по элементам по порядку. v это копия элемента, поэтому присваивание v не меняет массив. Пишите через индекс.

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)
}

У массивов есть ещё одна тонкость: range по значению массива заранее вычисляет его копию. Если тело меняет следующие элементы, v всё равно показывает старые значения. Обход &a или a[:] позволяет избежать копии.

Массивы это значения

Это главное отличие от массивов в C, Java или JavaScript. Присваивание массива копирует все элементы. Передача массива в функцию тоже его копирует.

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)
}

Вывод:

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

Для маленьких массивов копирование дёшево, для больших дорого: передача [1_000_000]int по значению копирует восемь мегабайт. Передавайте указатель (*[N]T) или слайс (a[:]), когда массив большой или функция должна его изменить. Для индексации через указатель на массив явный * не нужен: a[0] работает с *[3]int.

Сравнение массивов и массивы как ключи мапы

Массивы сравнимых элементов поддерживают == и !=. Два массива равны, когда равен каждый элемент. Поэтому они годятся в качестве ключей мапы, а слайсы нет.

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}])
}

Массивы разной длины это разные типы, и сравнить их нельзя вовсе: [3]int{} == [4]int{} не компилируется (mismatched types [3]int and [4]int).

Многомерные массивы

Массив массивов даёт фиксированную сетку. Вся сетка занимает один непрерывный блок памяти.

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[:] превращает строку [3]rune в слайс []rune, который принимает string().

Массивы и слайсы

На практике массивы встречаются в нескольких местах: sha256.Sum256 возвращает [32]byte, таблицы поиска, размер которых никогда не меняется, и базовое хранилище слайса. Срез массива через a[:] или a[1:3] создаёт слайс, который разделяет с массивом память; что значит это разделение, объясняет страница о слайсах.

Преобразование между массивами и слайсами

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)
}

Преобразование слайса в массив (Go 1.20) или в указатель на массив (Go 1.17) вызывает панику, если слайс короче длины массива: panic: runtime error: cannot convert slice with length 2 to array or pointer to array with length 3.

Частые ошибки

• Ожидание, что функция изменит массив-аргумент. Она получает копию. Передавайте *[N]T или слайс.
• Массив там, где нужен слайс. []int{1, 2} это слайс, [2]int{1, 2} это массив. Функция, принимающая []int, не примет [2]int; передайте a[:].
• Большие массивы в цикле range. for _, v := range bigArray сначала копирует весь массив. Обходите &bigArray или слайс.