【Golang】踩坑记录：make创建引用类型，初始值是不是nil！！

2024-10-22 22:27:53

文章目录

起因
二、得记住的知识点
- 1. make()切片，初始化了吗？
- 2. make()切片不同长度容量，append时的差别
- 3. 切片是指向数组的指针吗？
- 4. 切片扩容时，重新分配内存，原切片的数据怎么办？
三、咳咳，总结一下

起因

序列化的时候居然给我空指针报错，哪nil啦？？？猛一顿查，查到了创建的结构体数组
事情是这样的(举例啊）：

有一个结构体A
type A struct {
	fir int32
	sec []int32
}
还有另一个结构体B
type B struct {
	a []*A
}

然后我判断B.a是否为nil，若为nil就为a创建切片分配内存，并且为切片赋值上默认值，如此不就规避nil异常了嘛
if B.a == nil {
	B.a = make([]*A,5, 5)
}
后面我就直接调用了，然后就出现了开头说的报错。

怎么样，你们能看出来是什么问题吗？

先说答案：
$\qquad$ 因为a 是一个长度为 5 的 *A（指向 A的指针）切片。由于使用 make 函数创建了这个切片，并且没有对其进行初始化，因为它们是指针类型的切片元素，但没有被分配实际的 A 实例，所以每个元素的初始值是 nil。
在这个过程中，我逐渐理清了make创建过程，以及各种引用类型的创建之后的值，来记录一下咯

二、得记住的知识点

1. make()切片，初始化了吗？

在 Go 中，使用 make() 函数创建切片时，切片本身是被初始化的，但切片中的元素可能没有被初始化为非零值。
具体来说：

make([]T, length, capacity) 创建了一个类型为 []T 的切片，长度为 length，容量为 capacity。
切片本身是一个引用类型，make() 会为切片分配底层数组的内存，并返回一个指向该数组的切片。
切片中的每个元素会被初始化为其类型的零值。

例如：

a := make([]int, 5) // 创建一个长度为5的int切片
在这个例子中，a 是一个长度为 5 的 int 切片，其中每个元素都被初始化为 0，因为 int 类型的零值是 0。

如果你创建一个指针类型的切片：

b := make([]*MyStruct, 5) // 创建一个长度为5的*MyStruct切片
在这个例子中，b 是一个长度为 5 的 *MyStruct 切片，其中每个元素都被初始化为 nil，因为指针类型的零值是 nil。

在 Go 中，使用 make() 函数创建的结果总是初始化的，但初始化的内容取决于类型：

切片：make([]T, length, capacity) 创建的切片本身是初始化的，切片中的每个元素被初始化为其类型的零值。如果 T 是指针类型，那么这些元素会是 nil。
映射：make(map[K]V) 创建的映射是初始化的，但映射中的键值对需要显式添加。
通道：make(chan T) 创建的通道是初始化的，可以立即使用。

2. make()切片不同长度容量，append时的差别

make([]int, 0, 5)
make([]int, 0)
make([]int, 5, 5)

这三个切片在append时的差别:

Go 中，make([]int, length, capacity) 用于创建切片，length 是切片的初始长度，capacity 是切片的容量。append 操作会根据切片的容量来决定是否需要分配新的内存。以下是这三个切片在 append 操作时的差别：

make([]int, 0, 5)：

创建一个长度为 0，容量为 5 的切片。
可以在不分配新内存的情况下 append 最多 5 个元素。
当 append 超过 5 个元素时，底层数组会自动扩容，分配新的内存，切片指向新数组。

make([]int, 0)：

创建一个长度为 0，容量为 0 的切片。
任何 append 操作都会导致切片扩容，因为初始容量为 0。
每次 append 操作可能会导致内存重新分配，底层数组会自动扩容，分配新的内存，切片指向新数组。

make([]int, 5, 5)：

创建一个长度为 5，容量为 5 的切片。
切片初始时已经有 5 个元素，全部被初始化为零值。
可以直接访问和修改这 5 个元素。
append 操作会从第 6 个元素开始，底层数组会自动扩容，分配新的内存，切片指向新数组。

3. 切片是指向数组的指针吗？

切片并不是直接指向数组的指针，但它确实包含了一个指向底层数组的指针。在 Go 中，切片的底层结构可以用一个结构体来表示，尽管在实际实现中它是由编译器处理的。切片的结构通常包含以下三个字段：

指针（Pointer）：指向底层数组的起始位置。
长度（Length）：切片中元素的数量。
容量（Capacity）：从切片的起始位置到底层数组末尾的元素数量。

这种设计使得切片可以灵活地表示数组的一部分，并且可以动态调整大小。切片的这种结构使得它们在内存管理和性能上都非常高效。

type SliceHeader struct {
    Data uintptr // 底层数组的指针
    Len  int     // 切片的长度
    Cap  int     // 切片的容量
}

在实际使用中，切片是一个引用类型，SliceHeader 是一个抽象的表示，帮助理解切片的工作原理。切片的操作（如 append、copy 等）会根据这些字段来管理内存和数据。
需要注意的是，SliceHeader 是一个概念上的结构，Go 语言中并没有直接暴露这个结构给用户。切片的实际实现和管理是由 Go 运行时负责的。

4. 切片扩容时，重新分配内存，原切片的数据怎么办？

在 Go 中，当切片需要扩容时，会进行以下操作：

分配新内存：Go 会分配一个更大的底层数组，以容纳更多的元素。新数组的容量通常是现有容量的两倍，但具体增长策略可能会根据实现有所不同。
复制数据：现有切片的数据会被复制到新分配的数组中。这是一个浅拷贝操作，意味着只复制数据本身，而不是数据的引用。
更新切片：切片的内部指针会更新为指向新数组的起始位置，长度和容量也会相应更新。
原切片的数据在扩容后仍然保持不变，且新切片会包含原切片的数据。旧的底层数组会被垃圾回收机制回收（如果没有其他引用指向它）。

例如：

s := make([]int, 2, 2)
s[0] = 1
s[1] = 2

s = append(s, 3) // 触发扩容
在这个例子中，s 的初始容量是 2。当 append 第三个元素时，Go 会分配一个新的数组（容量可能为 4），将原来的数据 [1, 2] 复制到新数组中，然后将 3 添加到新数组中。s 的指针会更新为指向新数组。

三、咳咳，总结一下

创建切片时的内存分配：

使用 make([]T, length, capacity) 创建切片时，会根据指定的容量分配底层数组的内存。
即使容量为 0，make 仍然会创建一个切片结构，但底层数组的内存不会被分配，因为没有元素需要存储。

发散问题：

“容量为 0，make 仍然会创建一个切片结构，只是没有分配底层数组的内存。”意思是切片指向数组的指针为nil?
$\qquad$ 在 Go 中，当你使用 make([]T, 0) 创建一个切片时，切片的内部结构确实被初始化，但它的底层数组指针并不是 nil。相反，它指向一个特殊的、零长度的数组。
具体来说：

切片的长度和容量都是 0。

切片的底层数组指针指向一个零长度的数组，而不是 nil。

"切片的底层数组指针指向一个零长度的数组，而不是 nil"如何做到？
这是Go 语言设计的一部分，确保切片即使在容量为 0 时也能安全地使用。

零长度数组：Go 运行时会为切片分配一个零长度的数组。这是一个特殊的内存区域，专门用于处理这种情况。这个数组的地址是有效的，但它不占用实际的内存空间，因为没有元素需要存储。

切片结构：切片的内部结构（如 SliceHeader）会被初始化，指针字段指向这个零长度数组。长度和容量字段都设置为 0。

安全性：这种设计确保了即使切片的容量为 0，切片的指针字段仍然是一个有效的地址。这意味着你可以安全地对切片进行操作（如 append），而不会导致空指针异常。

扩容机制：当你对一个容量为 0 的切片进行 append 操作时，Go 会自动分配一个新的底层数组，并将数据复制到新数组中。切片的指针、长度和容量会相应更新。

元素初始化：

底层数组的元素会被初始化为其类型的零值。
对于指针类型的切片，元素的零值是 nil。

扩容时的行为：

当切片需要扩容时，Go 会分配一个更大的底层数组。
原数组的元素会被复制到新数组中，这个过程是浅拷贝。
切片的内部指针会更新为指向新数组，长度和容量也会相应更新。

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