Go 数据类型篇（七）：数组使用入门及其不足

数组的声明和初始化

数组是所有语言编程中最常用的数据结构之一，Go 语言也不例外，与 PHP、JavaScript 等弱类型动态语言不同，在 Go 语言中，数组是固定长度的、同一类型的数据集合。数组中包含的每个数据项被称为数组元素，一个数组包含的元素个数被称为数组的长度。

在 Go 语言中，你可以通过 [] 来标识数组类型，但需要指定长度和元素类型。以下是一些常见的数组声明方法：

var a [8]byte // 长度为8的数组，每个元素为一个字节
var b [3][3]int // 二维数组（9宫格）
var c [3][3][3]float64 // 三维数组（立体的9宫格）
var d = [3]int{1, 2, 3}  // 声明时初始化
var e = new([3]string)   // 通过 new 初始化

从以上示例可以看出，数组也可以是多维的。和普通变量赋值一样，数组也可以通过 := 进行一次性声明和初始化，所有数组元素通过 {} 包裹，然后通过逗号分隔多个元素：

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

总结一下，数组的格式定义如下所示：

[capacity]data_type{element_values}

此外，还可以通过这种语法糖省略数组长度的声明：

a := [...]int{1, 2, 3}

这种情况下，Go 会在编译期自动计算出数组长度。

数组在初始化的时候，如果没有填满，则空位会通过对应的元素类型零值填充：

a := [5]int{1, 2, 3}
fmt.Println(a)

上述代码的打印结果是：

[1 2 3 0 0]

此外，我们还可以初始化指定下标位置的元素值，未设置的位置也会以对应元素类型的零值填充：

a := [5]int{1: 3, 3: 7}

这样数组 a 的元素值如下：

[0 3 0 7 0]

数组长度在声明后就不可更改，在声明时可以指定数组长度为一个常量或者一个常量表达式（常量表达式是指在编译期即可计算结果的表达式）。数组的长度是该数组类型的一个内置常量，可以用 Go 语言的内置函数 len() 来获取：

arrLength := len(arr)

数组元素的访问和设置

可以使用数组下标来访问 Go 数组中的元素，数组下标默认从 0 开始，len(arr)-1 表示最后一个元素的下标：

arr := [5]int{1,2,3,4,5}
a1, a2 := arr[0], arr[len(arr) - 1]

上面 a1 的值是 1，a2 的值是 5。

访问数组元素时，下标必须在有效范围内，比如对于一个长度为 5 的数组，下标有效范围是 0~4，超出这个范围编译时会报索引越界异常：

invalid array index 5 (out of bounds for 5-element array)

和字符串这种不可变值类型不一样，数组除了支持通过下标访问对应索引的元素值之外，还可以通过下标设置对应索引位置的元素值：

arr[0] = 100

遍历数组

我们可以通过一个 for 循环遍历所有数组元素：

for i := 0; i < len(arr); i++ {
    fmt.Println("Element", i, "of arr is", arr[i])
}

上述代码的打印结果是：

Element 0 of arr is 1
Element 1 of arr is 2
Element 2 of arr is 3
Element 3 of arr is 4
Element 4 of arr is 5

Go 语言还提供了一个关键字 range，用于以更优雅的方式遍历数组中的元素：

for i, v := range arr { 
    fmt.Println("Element", i, "of arr is", v) 
}

range 表达式返回两个值，第一个是数组下标索引值，第二个是索引对应数组元素值，如果我们不想获取索引值，可以这么做：

for _, v := range arr {
   // ...
}

如果只想获取索引值，可以这么做：

for i := range arr {
   // ...
}

多维数组

多维数组的操作与一维数组一样，只不过每个元素可能是个数组，在进行循环遍历的时候需要多层嵌套循环，下面我们通过 Go 语言的多维数组打印出九九乘法表来演示其基本使用：

// 通过二维数组生成九九乘法表
var multi [9][9]string
for j := 0; j < 9; j++ {
    for i := 0; i < 9; i++ {
            n1 := i + 1
            n2 := j + 1
            if n1 < n2 {  // 摒除重复的记录
                continue
            }
            multi[i][j] = fmt.Sprintf("%dx%d=%d", n2, n1, n1 * n2)
        }
  }

// 打印九九乘法表
for _, v1 := range multi {
    for _, v2 := range v1 {
        fmt.Printf("%-8s", v2)  // 位宽为8，左对齐
    }
    fmt.Println()
}

执行上述代码，结果如下：

数组类型的不足

由于数组类型变量一旦声明后长度就固定了，这意味着我们将不能动态添加元素到数组，如果要这么做的话，需要先创建一个容量更大的数组，然后把老数组的元素都拷贝过来，最后再添加新的元素，如果数组尺寸很大的话，势必会影响程序性能。

另外，数组是值类型（关于值类型和引用类型，后面在 Go 类型系统中会详细介绍），这意味着作为参数传递到函数时，传递的是数组的值拷贝，也就是说，会先将数组拷贝给形参，然后在函数体中引用的是形参而不是原来的数组，当我们在函数中对数组元素进行修改时，并不会影响原来的数组，这种机制带来的另一个负面影响是当数组很大时，值拷贝会降低程序性能。

综合以上因素，我们迫切需要一个引用类型的、支持动态添加元素的新「数组」类型，这就是下篇教程将要介绍的切片类型，实际上，我们在 Go 语言中很少使用数组，大多数时候会使用切片取代它。