Go言語入門：効果的なGo -データ:Slices-

本日は、Go言語を効果的に使うためのガイドラインについて解説しています。

背景

Go言語を学び始めて、より良いコードを書きたいと思い、Go言語の公式ドキュメント「Effective Go」を知りました。これは、いわば「Goらしいコードの書き方指南書」になります。単に動くコードではなく、効率的で保守性の高いコードを書くためのベストプラクティスが詰まっているので、これを読んだ時の内容を備忘として残しました。

スライス（Slices）

スライスは配列をラップして、データシーケンスに対してより汎用的で強力、そして便利なインターフェースを提供します。変換行列のような明示的な次元を持つ項目を除いて、Goでの配列プログラミングのほとんどは、単純な配列ではなくスライスで行われます。

スライスは基盤となる配列への参照を保持しており、あるスライスを別のスライスに代入すると、両方とも同じ配列を参照します。関数がスライス引数を受け取る場合、そのスライスの要素に対する変更は呼び出し元から見えるようになります。これは基盤配列へのポインタを渡すのと同様です。したがって、Read関数はポインタとカウントではなく、スライス引数を受け取ることができます。スライス内の長さが読み取るデータ量の上限を設定します。以下は、osパッケージのFile型のReadメソッドのシグネチャです：

func (f *File) Read(buf []byte) (n int, err error)

このメソッドは読み取ったバイト数とエラー値（あれば）を返します。より大きなバッファbufの最初の32バイトに読み込むには、バッファをスライス（ここでは動詞として使用）します。

n, err := f.Read(buf[0:32])

このようなスライシングは一般的で効率的です。実際、効率性は一旦置いておくと、以下のコードスニペットでもバッファの最初の32バイトを読み取ります。

var n int
var err error
for i := 0; i < 32; i++ {
    nbytes, e := f.Read(buf[i:i+1])  // 1バイトを読み取る
    n += nbytes
    if nbytes == 0 || e != nil {
        err = e
        break
    }
}

スライスの長さは、基盤配列の制限内に収まる限り変更できます。単純にそのスライス自体のスライスに代入するだけです。スライスの容量は組み込み関数capでアクセスでき、スライスが取ることができる最大長を報告します。以下は、スライスにデータを追加する関数です。データが容量を超える場合、スライスは再割り当てされます。結果のスライスが返されます。この関数は、lenとcapがnilスライスに適用されても有効で、0を返すという事実を利用しています。

func Append(slice, data []byte) []byte {
    l := len(slice)
    if l + len(data) > cap(slice) {  // 再割り当て
        // 将来の成長に備えて、必要な分の2倍を割り当てる
        newSlice := make([]byte, (l+len(data))*2)
        // copy関数は事前宣言されており、あらゆるスライス型で動作する
        copy(newSlice, slice)
        slice = newSlice
    }
    slice = slice[0:l+len(data)]
    copy(slice[l:], data)
    return slice
}

Appendはsliceの要素を変更できますが、スライス自体（ポインタ、長さ、容量を保持する実行時データ構造）は値で渡されるため、後でスライスを返す必要があります。

スライスに追加するという考えは非常に有用なので、append組み込み関数によって実現されています。ただし、その関数の設計を理解するには、もう少し情報が必要なので、後で戻ってきます。

解説

この文章では、Go言語におけるスライスの概念と使用方法について詳しく説明しています。

主要なポイント

1. スライスの基本概念：
   • スライスは配列のラッパーとして機能し、より柔軟なインターフェースを提供
   • Goでは配列よりもスライスの使用が一般的
2. 参照型の特性：
   • スライスは基盤配列への参照を保持
   • スライスのコピーは同じ配列を参照するため、変更が共有される
   • 関数にスライスを渡すと、要素の変更が呼び出し元に反映される
3. スライシング操作：
   • buf[0:32]のような記法でスライスの一部を取得
   • 効率的で一般的な操作
4. 長さと容量：
   • len()：現在の要素数
   • cap()：基盤配列の容量
   • 容量の範囲内であれば長さを変更可能
5. 動的拡張：
   • 容量を超える場合は新しい配列を割り当て
   • 通常は成長に備えて2倍の容量を確保
   • copy()関数で既存データをコピー
6. 値渡しの重要性：
   • スライス自体は値で渡される
   • 関数内でスライスを再割り当てしても、呼び出し元のスライス変数は変更されない
   • そのため、変更されたスライスを返す必要がある

この説明は、Go言語でのメモリ効率的なプログラミングの基礎となる重要な概念を含んでいます。

おわりに 

本日は、Go言語を効果的に使うためのガイドラインについて解説しました。