Go1.17 新特性之切片变数组

大家好,我是 polarisxu。

按计划,Go 1.17 会在 2021 年 8 月份发布(目前已经发布了 Beta1 版本)。目前,1.17 相关的功能已经开发差不多了,上次介绍了测试顺序随机的问题,今天介绍 1.17 中的另一个新功能:切片显式地转换成数组指针。

温馨提示,如果要试验该功能,需要升级到 1.17 Beta1 版本。另外一个主意事项就是如果在有 go.mod 的目录中试验,确保其中的版本改为 1.17,否则会报错:conversion of slices to array pointers only supported as of -lang=go1.17

01 数组转切片

介绍新功能之前,我们先看看在 Go 中如何将数组转为切片。(当然,数组指针也是 OK 的)

一般地,通过 slice 表达式(slice expressions)可以从一个数组得到一个切片。

a[low : high : max]

其中,max 可以省略。比如:

a := [5]int{1, 2, 3, 4, 5}
s := a[1:4]

s 就是一个切片。

02 切片转数组指针

先了解下,为什么会有这样的需求。

该需求来自这个 issue:https://github.com/golang/go/issues/395 。rogpeppe 提到,很多时候,函数接收一个 slice 参数,但如果使用数组指针,则允许编译器在编译时检查常量索引。比如这样的情况:

func foo(a []int) int {
    return a[0] + a[1] + a[2] + a[3];
}

能够编译期进行索引检查。比如这样(当然,最后实现不是这样的):

func foo(a []int) int {
    b := a.[0:4];
    return b[0] + b[1] + b[2] + b[3];
}

此外,有时候我们通过数组得到切片,但有时候我们直接创建切片,底层数组是匿名的。如果我们想要获得底层数组怎么办?将切片转为数组指针可以实现这个需求。

看看具体的例子,以下来自 Go 语言规范(针对 Go1.17 这个语言特性新增):

s := make([]byte, 2, 4)
s0 := (*[0]byte)(s)      // s0 != nil
s2 := (*[2]byte)(s)      // &s2[0] == &s[0]
s4 := (*[4]byte)(s)      // panics: len([4]byte) > len(s)

var t []string
t0 := (*[0]string)(t)    // t0 == nil
t1 := (*[1]string)(t)    // panics: len([1]string) > len(s)

几个注意的点:

  • 当切片的长度小于数组长度(len)时会 panic。所以上面例子中,s4 和 t1 发生了 panic
  • 将一个非空切片转为 0 长度的数组,得到的指针不是 nil(如 s0);但将一个空切片转为 0 长度的数组,得到的指针是 nil(如 t0);
  • 多次转换,并不会创建多个数组(因为得到的是底层数组),这从 &s2[0] == &s[0] 可以看出;

所以,总结一下就是,将切片转换为数组指针,产生指向切片的底层数组的指针。如果切片的长度小于数组的长度,则会发生运行时 panic。

不过针对 panic,目前没法做断言检查。只能通过 if 判断了。

03 reflect 注意事项

针对语言这个改动,reflect 包中的 Type 接口有一个方法:ConvertibleTo。之前的说明是这样的:

// ConvertibleTo reports whether a value of the type is convertible to type u.
ConvertibleTo(u Type) bool

1.17 是这样的:

// ConvertibleTo reports whether a value of the type is convertible to type u.
// Even if ConvertibleTo returns true, the conversion may still panic.
// For example, a slice of type []T is convertible to *[N]T,
// but the conversion will panic if its length is less than N.
ConvertibleTo(u Type) bool

因为切片转为数组指针可能会 panic,所以才加了这么一句文档说明。

因此,如果通过反射转换做类型转换,虽然通过 ConvertibleTo 判断是可转换的,但调用 Convert 方法依然可能 panic。这点需要特别注意下。

04 小结

这个语言改变,大部分时候可能用不到。但有些场景可以做到不需要内存拷贝(copy),比如标准库中有一个例子:

// https://docs.studygolang.com/src/crypto/sha256/sha256.go?s=5787:5834#L252
func Sum224(data []byte) (sum224 [Size224]byte) {
	var d digest
	d.is224 = true
	d.Reset()
	d.Write(data)
	sum := d.checkSum()
	copy(sum224[:], sum[:Size224])
	return
}

官方计划修改为:

func Sum224(data []byte) [Size224]byte {
	var d digest
	d.is224 = true
	d.Reset()
	d.Write(data)
	sum := d.checkSum()
	ap := (*[Size224]byte)(sum[:Size224])
	return *ap
}

注意其中的区别。

但这里 bradfitz 在修改时,发现,为什么一定要转为数组指针,能否直接转为数组,毕竟,在 Go 中使用数组的话,不太常用数组指针。于是 bradfitz 给出了另一个提案:https://github.com/golang/go/issues/46505 ,即 allow conversion from slice to array。目前该提案是否接受,还没有结论。