copy関数でスライスをコピーして使用してみよう！

基本型（int型やstring型など）の変数をコピーするのとは違い、参照型（スライスやmap）の変数のコピーは基本型のコピー方法とは違います。

今回は、基本型の変数のコピーを復習し、参照型（特にスライス）のコピーについてお伝えしていきます。

基本型の変数をコピーしてみる

スライスのコピー操作に入る前に、基本型（今回はint型とint型の配列）のコピーを復習します。

そして、コピー先とコピー元の値の変化も確認していきましょう。

int型の変数をコピーして動きを確認する

// int型の変数をコピー
package main

import "fmt"

func main() {
    // int型の変数を宣言
    var a int = 10

    // 変数aをコピー
    a2 := a

    // それぞれの値を確認
    fmt.Println("変数aは", a, "です。")
    fmt.Println("変数a2は", a2, "です。")

    // 変数a2の値を書き換える
    a2 = 1000

    // それぞれの値を確認
    fmt.Println("変数aは", a, "です。")
    fmt.Println("変数a2は", a2, "です。")
}

// 出力結果
$ go run main.go 
変数aは 10 です。
変数a2は 10 です。
変数aは 10 です。
変数a2は 1000 です。

int型の値が入った 変数a をコピーされた 変数a2 のそれぞれ値が 10 代入されています。

そして、変数a2 の値を 1000 に変更しても、変数a の値には影響していないことが確認できます。

int型の配列をコピーして動きを確認する

では、配列ではどうでしょうか。

// int型の配列をコピー
package main

import "fmt"

func main() {
    // int型の配列を宣言
    var b [3]int = [3]int{1, 2, 3}

    // 配列bをコピー
    b2 := b

    // それぞれの値を確認
    fmt.Println("配列bは", b, "です。")
    fmt.Println("配列b2は", b2, "です。")

    // 変数a2の値を書き換える
    b2[0] = 1000

    // それぞれの値を確認
    fmt.Println("配列bは", b, "です。")
    fmt.Println("配列b2は", b2, "です。")
}

// 出力結果
$ go run main.go 
配列bは [1 2 3] です。
配列b2は [1 2 3] です。
配列bは [1 2 3] です。
配列b2は [1000 2 3] です。

配列に関しても、配列b2[0] の値を 1000 に変更しても、配列b には影響していないことが確認できます。

これは、基本型は値渡しで値をメモリ上にコピーしているからです。

スライスをコピーする

スライスのコピーについて、ゆっくりとお伝えしていきます。

スライスを基本型と同じようにコピーしてみる

スライスを基本型と同様にコピーしたら、どういう動きになるか確認してみましょう。

// スライスを基本型と同じようにコピー
package main

import "fmt"

func main() {
    // スライスを宣言
    sl := []int{100, 200}

    // sl2にslをコピー
    sl2 := sl

    // sl2[0]の値を変更する
    sl2[0] = 1000

    // それぞれの値を確認
    fmt.Println("sl =", sl)
    fmt.Println("sl2 = ", sl2)
}

// 出力結果
$ go run main.go 
sl = [1000 200]
sl2 =  [1000 200]

参照型では値をコピーしているのではなく、アドレスをコピーしている（参照渡し）のです。

では、sl と sl2 のアドレスを確認してみましょう。

// スライスを基本型と同じようにコピー
package main

import "fmt"

func main() {
    // スライスを宣言
    sl := []int{100, 200}

    // sl2にslをコピー
    sl2 := sl

    // sl2[0]の値を変更する
    sl2[0] = 1000

    // それぞれの値を確認
    fmt.Println("sl =", sl)
    fmt.Println("sl2 = ", sl2)

    // アドレスを確認
    fmt.Printf("sl = %p\n", sl)
    fmt.Printf("sl2 = %p\n", sl2)
}

// 出力結果
$ go run main.go 
sl = [1000 200]
sl2 =  [1000 200]
sl = 0xc000014100
sl2 = 0xc000014100

sl と sl2 のアドレスが一緒です。

スライスを基本型のようにコピーすると値がコピーされるのではなく、アドレスがコピーされるので sl2[0] = 1000 のような操作をすると直接アドレスの値が変更され sl[0] にも影響が出ます。

copy関数を使用してスライスをコピーする

スライスをコピーするには、make関数 と copy関数 を使用します。

copy関数は下記のように記述します。

では、実際にプログラムで確認していきましょう。

// copy関数を使用してスライスをコピー
package main

import "fmt"

func main() {
    // スライスを宣言する
    sl3 := []int{1, 2, 3, 4, 5}
    // sl3を出力する
    fmt.Println(sl3)

    // スライスのメモリ領域を確保する
    sl4 := make([]int, 5, 5)
    // sl4の現状を出力する
    fmt.Println(sl4)

    // スライスはcopy関数を使用する
    // 変数cはコピーに成功した要素数が格納される
    c := copy(sl4, sl3)
    fmt.Println(c, sl4)

    // アドレスを確認
    fmt.Printf("sl3 = %p\n", sl3)
    fmt.Printf("sl4 = %p\n", sl4)

    // sl4[0]の値を変更する
    sl4[0] = 1000

    // それぞれのスライスを出力
    fmt.Println(sl3)
    fmt.Println(sl4)
}

// 出力結果
$ go run main.go 
[1 2 3 4 5]
[0 0 0 0 0]  // メモリにスライスの領域を確保
5 [1 2 3 4 5]  // コピーに成功した値とコピーされたスライス
sl3 = 0xc00001a2d0 // アドレスの違いを確認できる
sl4 = 0xc00001a300
[1 2 3 4 5]
[1000 2 3 4 5]  // sl4[0]の値が変更されている

make関数 でスライスのメモリに領域を確保してから、コピー元の sl3 のスライスの要素が sl4 にきちんとコピーされ、アドレスの違いも確認できます。

そして、sl4[0] の値を変更しても sl3 には影響していないことが確認できました。

要素数の違うスライスをコピーする

先程のスライスのコピーは、どちらも要素数が同じでした。

では、要素数の違うスライスをコピーすると、どういう動きになるのか確認してみましょう。

// 要素数の違うスライスをコピー
package main

import "fmt"

func main() {
    // スライスを宣言する
    sl5 := []int{10, 20, 30, 40, 50}
    // sl5を出力する
    fmt.Println(sl5)

    // スライスのメモリ領域を確保する
    sl6 := make([]int, 3, 5)
    // sl6の現状を出力する
    fmt.Println(sl6)

    // スライスはcopy関数を使用する
    // 変数cはコピーに成功した要素数が格納される
    d := copy(sl6, sl5)
    fmt.Println(d, sl6)
}

// 出力結果
$ go run main.go 
[10 20 30 40 50]
[0 0 0]
3 [10 20 30]

make関数 で要素数を 3 で指定したので、スライスのコピーに成功したのは 3 でした。

この場合、左から（インデックス番号0から）3つの要素がコピーされます。

【まとめ】スライスをコピーする（copy関数）

今回は、スライスのコピーについてお伝えしてきました。

それでは、まとめにはいります。

以上です。

値渡しと参照渡しが理解できていれば、スライスのコピーに関しては問題なく理解できたと思います。

実際にプログラムのコードを書いて、いろんなパターンの動きを確かめてみましょう。