Go常见错误集锦之令人困惑的nil切片和空切片

在使用Go编程的时候，切片是常用的数据结构之一。而在实际项目中，大家都会遇到nil切片和空切片。那什么是nil切片，什么又是空切片呢？通过本文，我们主要解决以下几个问题：

• 什么是空切片
• 什么是nil切片
• nil切片的使用场景
• 如何正确判断切片是否为空

什么是空切片

在Go中对空切片的定义是这样的：如果切片的长度是0，那么称该切片是空切片。

我们通过一个例子来看下定义切片的不同方式。同时我们判断切片是否是nil以及它的长度和容量。

//定义变量
var s []string
fmt.Printf("1:nil=%t, len=%d, cap=%d\n", s == nil, len(s), cap(s))

//组合字面量方式
s = []string{}
fmt.Printf("2:nil=%t, len=%d, cap=%d\n", s == nil, len(s), cap(s))

//make方式
s = make([]string, 0)
fmt.Printf("3: nil=%t, len=%d, cap=%d\n", s == nil, len(s), cap(s))

运行上面的代码，将会有如下的输出：

1: nil=true, len=0, cap=0
2: nil=false, len=0, cap=0
3: nil=false, len=0, cap=0

根据空切片的定义以及输出结果，我们发现3个切片的长度和容量都为0，即都是空切片。同时我们也发现只有第一个切片为nil。那nil切片又是什么呢？

什么是nil切片？

我们看下在Go源码中的builtin中的定义：

nil is a predeclared identifier representing the zero value for a pointer, channel, func, interface, map, or slice type.

翻译成中文的大致含义是：nil是为pointer、channel、func、interface、map或slice类型预定义的标识符，代表这些类型的零值。

可见，在Go中，nil代表的是上述类型的零值。切片类型的默认零值是nil，所以在上述的代码中 s 是nil切片。同时s的长度是0，可见nil切片也是空切片。既然都是空切片，那么nil切片和非nil的空切片的区别是什么呢？

我们知道，slice的底层结构体中是由3个字段构成的：长度、容量和指向底层数组的指针字段。如下图：

而nil切片除了长度和容量都是0之外，还有就是ptr指针不指向任何底层数组，这也是和空切片的本质区别。

如下图表示一个nil切片：

我们将nil切片和空切片做个小结：

• nil切片的长度和容量都是0，空切片的长度为0，容量由指向的底层数组决定
• 空切片 != nil切片
• nil切片的ptr指针是nil，而空切片的ptr指针指向底层数组的地址
• nil切片也切片，具有和普通切片相同的行为，所以nil切片具有切片同样的行为操作，可以放心使用。

那为什么要区分nil切片和非nil的空切片呢？接下来我们看下nil切片的主要使用场景。

nil切片使用场景

场景一：append可以直接往nil切片中添加元素

可以对nil切片进行append操作。在切片容量未知的前提下，建议优先声明为nil切片，而不用担心容量问题。因为它的每次重分配容量都是倍增的。即nil切片的第一次append，会重分配一个容量为1的切片。而后会分配容量为2/4/8/16这样倍增的数值。如下代码：

var s []int
s = append(s, []int{1, 2, 3}...)

场景二：encoding/json包对nil和非nil-空切片编码结果不同

在对切片进行json.Marshal编码的时候，nil切片会被编码成null，而空切片会被编码成空数组:[]。如下代码所示：

type Person {
 Friends []string
}

var f1 []string //nil切片
json1, _ := json.Marshal(Person{Friends: f1})
fmt.Printf("%s\n", json1) //output：{"Friends": null}


f2 := make([]string, 0) //non-nil空切片
json2, _ := json.Marshal(Person{Friends: f2})
fmt.Printf("%s\n", json2) //output: {"Friends": []}

如何判断切片是否为空切片

在实际编程中，还有一种常见的场景，就是需要判断切片是否为空切片。下面的例子首先调用一个返回float32类型的切片的getOperations函数，然后依据该函数的返回切片中是否有元素来调用handle函数，代码如下：

func handleOperations(id string) {
  operations := getOperations(id)
  if operations != nil { ①
    handle(operations)
  }
}

func getOperations(id string) []float32 {
  operations := make([]float32, 0) ②
  if id == "" {
    return operations ③
  }
  // Add elements to operations
  return operations 
}

① 检查operations是否是nil切片

② 初始化operations切片为空切片

③ 如果id为空，直接返回operations空切片

在该示例中，我们通过检查operations是否为nil切片来判断该切片中是否包含元素。但这样存在一个问题是，在getOperations函数中，初始化的是一个operations的空切片，而非nil切片，所以该函数永远不会返回nil。因此，operations != nil 的条件永远都是true。那该如何解决这个问题呢？

方法1：返回nil

func getOperations(id string) []float32 {
  operations := make([]float32, 0) 
  if id == "" {
    return nil ①
  }
  // Add elements to operations
  return operations 
}

① 当id为空时直接返回nil

这样该表被调用的的函数返回值，可以解决该问题。但有时候我们使用的是第三方函数库，对被调用的函数是没有控制权的。所以我们还应该考虑第2种方法。

方法2：在调用函数中判断返回的切片长度是否为0

func handleOperations(id string) {
  operations := getOperations(id)
  if len(operations) != 0 { ①
    handle(operations)
  }
}

① 根据切片的长度来判断是否为空切片，而非是否是nil

这样，无论返回值是nil切片还是空切片，都可以正常工作。即如果要判断切片是否为空，要根据切片长度是否为0而不是根据值是否为nil来判断。