go slice 扩容实现原理源码解析

var slice = []int{1, 2, 3}
fmt.Println(slice, len(slice), cap(slice))
slice = append(slice, 4)
fmt.Println(slice, len(slice), cap(slice))

// growtslice 为切片分配新的存储空间。
func growslice(oldPtr unsafe.Pointer, newLen, oldCap, num int, et *_type) slice {
   // oldLen 为旧的切片底层数组的长度
   oldLen := newLen - num
   // 分配的新的长度不能小于 0（整数溢出的时候会是负数）
   if newLen < 0 {
      panic(errorString("growslice: len out of range"))
   }
   // 如果结构或数组类型不包含大小大于零的字段（或元素），则其大小为零。
   //（空数组、空结构体，type b [0]int、type zero struct{}）
   // 两个不同的零大小变量在内存中可能具有相同的地址。
   if et.size == 0 {
      // append 不应创建具有 nil 指针但长度非零的切片。
      // 在这种情况下，我们假设 append 不需要保留 oldPtr。
      return slice{unsafe.Pointer(&zerobase), newLen, newLen}
   }
   // newcap 是新切片底层数组的容量
   newcap := oldCap
   // 两倍容量
   doublecap := newcap + newcap
   if newLen > doublecap {
      // 如果追加元素之后，新的切片长度比旧切片 2 倍容量还大，
      // 则将新的切片的容量设置为跟长度一样
      newcap = newLen
   } else {
      const threshold = 256
      if oldCap < threshold {
         // 旧的切片容量小于 256 的时候，
         // 进行两倍扩容。
         newcap = doublecap
      } else {
         // oldCap >= 256
         // 检查 0<newcap 以检测溢出并防止无限循环。
         for 0 < newcap && newcap < newLen {
            // 从小切片的增长 2 倍过渡到大切片的增长 1.25 倍。
            newcap += (newcap + 3*threshold) / 4
         }
         // 当 newcap 计算溢出时，将 newcap 设置为请求的上限。
         if newcap <= 0 {
            newcap = newLen
         }
      }
   }
   // 计算实际所需要的内存大小
   // 是否溢出
   var overflow bool
   // lenmem 表示旧的切片长度所需要的内存大小
   //（lenmem 就是将旧切片数据复制到新切片的时候指定需要复制的内存大小）
   // newlenmem 表示新的切片长度所需要的内存大小
   // capmem 表示新的切片容量所需要的内存大小
   var lenmem, newlenmem, capmem uintptr
   // 根据 et.size 做一些计算上的优化：
   // 对于 1，我们不需要任何除法/乘法。
   // 对于 goarch.PtrSize，编译器会将除法/乘法优化为移位一个常数。
   // 对于 2 的幂，使用可变移位。
   switch {
   case et.size == 1: // 比如 []byte，所需内存大小 = size
      lenmem = uintptr(oldLen)
      newlenmem = uintptr(newLen)
      capmem = roundupsize(uintptr(newcap))
      overflow = uintptr(newcap) > maxAlloc
      newcap = int(capmem)
   case et.size == goarch.PtrSize: // 比如 []*int，所需内存大小 = size * ptrSize
      lenmem = uintptr(oldLen) * goarch.PtrSize
      newlenmem = uintptr(newLen) * goarch.PtrSize
      capmem = roundupsize(uintptr(newcap) * goarch.PtrSize)
      overflow = uintptr(newcap) > maxAlloc/goarch.PtrSize
      newcap = int(capmem / goarch.PtrSize)
   case isPowerOfTwo(et.size): // 比如 []int64，所需内存大小 = size << shift，也就是 size * 2^shift（2^shift 是 et.size）
      var shift uintptr
      if goarch.PtrSize == 8 {
         // Mask shift for better code generation.
         shift = uintptr(sys.TrailingZeros64(uint64(et.size))) & 63
      } else {
         shift = uintptr(sys.TrailingZeros32(uint32(et.size))) & 31
      }
      lenmem = uintptr(oldLen) << shift
      newlenmem = uintptr(newLen) << shift
      capmem = roundupsize(uintptr(newcap) << shift)
      overflow = uintptr(newcap) > (maxAlloc >> shift)
      newcap = int(capmem >> shift)
      capmem = uintptr(newcap) << shift
   default: // 没得优化，直接使用乘法了
      lenmem = uintptr(oldLen) * et.size
      newlenmem = uintptr(newLen) * et.size
      capmem, overflow = math.MulUintptr(et.size, uintptr(newcap))
      capmem = roundupsize(capmem)
      newcap = int(capmem / et.size)
      capmem = uintptr(newcap) * et.size
   }
   // 检查是否溢出，以及是否超过最大可分配内存
   if overflow || capmem > maxAlloc {
      panic(errorString("growslice: len out of range"))
   }
   // 分配实际所需要的内存
   var p unsafe.Pointer
   if et.ptrdata == 0 { // 不包含指针
      // 分配 capmem 大小的内存，不清零
      p = mallocgc(capmem, nil, false)
      // 这里只清空从 add(p, newlenmem) 开始大小为 capmem-newlenmem 的内存，
      // 也就是前面的 newlenmem 长度不清空。
      // 因为最后的 capmem-newlenmem 这块内存，实际上是额外分配的容量。
      // 前面的那部分会被旧切片的数据以及新追加的数据覆盖。
      memclrNoHeapPointers(add(p, newlenmem), capmem-newlenmem)
   } else {
      // 分配 capmem 大小的内存，需要进行清零
      p = mallocgc(capmem, et, true)
      if lenmem > 0 && writeBarrier.enabled {
         // Only shade the pointers in oldPtr since we know the destination slice p
         // only contains nil pointers because it has been cleared during alloc.
         bulkBarrierPreWriteSrcOnly(uintptr(p), uintptr(oldPtr), lenmem-et.size+et.ptrdata)
      }
   }
   // 旧切片数据复制到新切片中，复制的内容大小为 lenmem
   //（从 oldPtr 复制到 p）
   memmove(p, oldPtr, lenmem)
   return slice{p, newLen, newcap}
}