Массивы

Шахматная доска — 64 клетки и ни одной больше. Пиксель RGB — три канала. Хеш SHA-256 — ровно 32 байта. Когда размер коллекции известен заранее и меняться не будет, для неё в Go есть специальный тип — массив. Записывается он как [n]T, где n — количество элементов, а T — тип каждого: [3]int — три числа, [4]string — четыре строки, [32]byte — тридцать два байта.

Главное, что нужно запомнить про массивы go: фиксированная длина — часть типа. [3]int и [4]int — два разных, никак не связанных типа, как int и string; присвоить значение одного переменной другого не получится, компилятор остановит программу раньше, чем она запустится. Массив нельзя растянуть, обрезать или приписать к нему ещё один элемент — размер выбирается один раз при создании и живёт с массивом до конца.

Длину возвращает функция len(): для массива это константа, известная уже из типа. Начинка по умолчанию — нулевая: свежий [3]int — это три нуля, свежий [2]string — две пустые строки. Память под массив выделяется вся сразу, одним куском, без перестановок и перераспределений — этим массивы и берут, когда размер действительно не меняется. Посмотрим на обе формы объявления.

Массив из одних нулей нужен редко, поэтому массив почти всегда создают с литералом — перечислением значений в фигурных скобках. Полная форма повторяет тип: [3]int{5, 0, 9} — три элемента, все на местах. Короткая форма [...]int доверяет подсчёт компилятору: [...]int{40, 25, 17} — это тоже [3]int, только тройку выписывать не пришлось; допишете четвёртое значение — длина пересчитается сама. Для таблиц-констант, состав которых ещё дрожит, это удобно: тип в итоге всё равно конкретный, [4]int, а не «что-то с тремя точками».

Есть и две формы с нулями. Индексированный литерал назначает значения по адресам: [4]int{0: 100, 2: 200} кладёт 100 в ячейку 0, 200 — в ячейку 2, а ячейки 1 и 3 остаются нулями. Частичный литерал [4]int{1, 2} заполняет первые ячейки подряд, а хвост добивает нулями. Обе формы — редкие гости в прикладном коде, но для таблиц с пропусками (коды ошибок, номера клавиш) пригождаются. И важная договорённость на будущее: нули на пропусках — не ошибка, а правило языка; недостающие значения считаются заданными нулевым значением своего типа.

Вот привычка, от которой придётся отучиться, если вы пришли из Python или JavaScript: в Go массив — это значение, а не ссылка. Присваивание b := a копирует все элементы в новый массив — не заголовок, не указатель, а всю коробку целиком. Поменяли что-то в b — a осталось прежним. То же при передаче в функцию: параметр-массив получает собственную копию, и сколько бы функция ни старалась, оригинал она не тронет. Это родственно факту из урока про range, где переменная v тоже была копией элемента — тут копируется уже весь массив разом.

Для маленьких массивов поведение только в радость: данные в безопасности, никаких сюрпризов с общим состоянием. Но копировать массив из миллиона элементов лишь ради того, чтобы передать его в функцию, — расточительство, и настоящий код так не делает. Именно поэтому в сигнатурах функций массивы больших размеров не водятся: передают срезы — их копия занимает три машинных слова, сколько бы данных за ними ни стояло. Срезам посвящён следующий урок; а сейчас убедимся в копировании руками.

Перебирается массив теми же циклами, что и срез. Классический for со счётчиком и len() — из урока про цикл for: аккумулятор объявляется до цикла, индекс бегёт от нуля до len(arr) не включительно, внутри читаем arr[i]. Range из прошлого урока работает с массивом так же, как со срезом: две переменные — индекс и копия значения, одна переменная — только индекс, подчёркивание пропускает ненужное. Внутри тела работают break и continue с теми же правилами, что в уроке 14.

Одно правило стоит повторить, потому что оно то и дело ловит новичков: значение v из range — копия. Присвоите v = v 10 — изменится копия, а массив останется прежним; чтобы поменять элементы, пишите по индексу — arr[i] = 2. Индекс из заголовка после цикла не живёт: переменные цикла умирают вместе с ним. И ещё: перебор массива всегда конечен, вечный цикл на range не написать — границей служит длина, вшитая в тип.

У массивов есть роскошь, которой срезы лишены: их можно сравнивать оператором ==. Сравнение поэлементное: два массива равны, если равны их длины (а они совпадают уже из типа) и каждый элемент первого равен соответствующему элементу второго. Условие if a == b с массивами — законная и частая запись для поиска «не менялась ли конфигурация». Типы слева и справа должны совпадать до последней цифры длины: сравнить [3]int с [4]int компилятор не даст даже при одинаковых значениях.

Ограничение одно: элементы должны быть сравнимы сами по себе — числа, строки, bool, массивы из них. Массив, внутри которого срез или карта, сравнить == не выйдет. Контраст с будущим: для срезов == запрещён вовсе (кроме сравнения с nil), и равенство двух списков на срезах приходится писать циклом руками. На массивах та же мысль — одна строка. Ещё одна причина ценить массив в golang там, где размер действительно фиксирован: сравнение, копирование и передача работают без оговорок.

Массив может быть элементом другого массива — так получаются таблицы. Тип [2][3]int читается справа налево: массив из двух элементов, каждый из которых — массив из трёх int. Литерал повторяет вложенность: две строки по три числа в фигурных скобках. Индексация двумя парами скобок — grid[строка][колонка]; len(grid) вернёт число строк, а len(grid[0]) — длину первой строки, то есть число колонок.

Перебор — вложенный range: внешняя пара отдаёт строку целиком (это тоже копия — массив [3]int), внутренняя гуляет по её элементам. В памяти многомерный массив — один сплошной кусок: строки лежат подряд, без указателей между ними, поэтому для игровых полей и матриц это дёшево и предсказуемо. Типичная запись board[0][0] — левый верхний угол; изменение grid[0][1] = 9 трогает только одну ячейку и ни одну строку больше. Проверим всё это в песочнице.

Пришло время честного разговора. В прикладном коде на Go вы почти не встретите массивов в сигнатурах и переменных — их место заняли срезы: они растут через append, копируются дёшево и дружат со всеми коллекциями языка. Правило большого пальца: в 95% случаев вам нужен срез, и следующий урок курса — про них; полный план тем — на странице курса go-basics. Но есть ниши, где массив в golang остаётся правильным выбором, и их полезно знать в лицо.

Первая — криптография: хеши живут в массивах фиксированной длины, [16]byte у MD5 и [32]byte у SHA-256; стандартная библиотека объявляет дайджесты именно массивами, потому что размер хеша — часть его смысла. Вторая — буферы известного размера: кольцевой буфер на 64 сообщения, таблица кодов клавиш, палитра из 256 цветов — там, где ёмкость определена задачей, а не данными. Третья — сетки и координаты: доска [8][8], поле игры, матрица преобразования. Четвёртая — таблицы-константы уровня пакета, где литерал с [...] читается как «ровно столько значений, сколько написано».

И последнее, ради чего массивы стоит понимать заранее: срезы устроены поверх них. Срез — это окно в чужой массив: маленький заголовок с указателем, длиной и ёмкостью, глядящий на непрерывный кусок памяти. Когда в следующем уроке срез вдруг «поделится» данными с другим срезом, вспомните массивы-значения — и магии не останется.