go range详解 | 易学教程

1. 前言

range是Golang提供的一种迭代遍历手段，可操作的类型有数组、切片、Map、channel等，实际使用频率非常高。

探索range的实现机制是很有意思的事情，这可能会改变你使用range的习惯。

2. 热身

按照惯例，我们看几个有意思的题目，用于检测对range的了解程度。

2.1 题目一：切片遍历

下面函数通过遍历切片，打印切片的下标和元素值，请问性能上有没有可优化的空间？

func RangeSlice(slice []int) {

    for index, value := range slice {

        _, _ = index, value

    }

}

程序解释：函数中使用for-range对切片进行遍历，获取切片的下标和元素素值，这里忽略函数的实际意义。

参考答案：遍历过程中每次迭代会对index和value进行赋值，如果数据量大或者value类型为string时，对value的赋值操作可能是多余的，可以在for-range中忽略value值，使用slice[index]引用value值。

2.2 题目二：Map遍历

下面函数通过遍历Map，打印Map的key和value，请问性能上有没有可优化的空间？

func RangeMap(myMap map[int]string) {

    for key, _ := range myMap {

        _, _ = key, myMap[key]

    }

}

程序解释：函数中使用for-range对map进行遍历，获取map的key值，并根据key值获取获取value值，这里忽略函数的实际意义。

参考答案：函数中for-range语句中只获取key值，然后根据key值获取value值，虽然看似减少了一次赋值，但通过key值查找value值的性能消耗可能高于赋值消耗。能否优化取决于map所存储数据结构特征、结合实际情况进行。

2.3 题目三：动态遍历

请问如下程序是否能正常结束？

func main() {

    v := []int{1, 2, 3}

    for i:= range v {

        v = append(v, i)

    }

}

程序解释： main()函数中定义一个切片v，通过range遍历v，遍历过程中不断向v中添加新的元素。

参考答案：能够正常结束。循环内改变切片的长度，不影响循环次数，循环次数在循环开始前就已经确定了。

3. 实现原理

对于for-range语句的实现，可以从编译器源码中找到答案。编译器源码gofrontend/go/statements.cc/For_range_statement::do_lower()方法中有如下注释。

// Arrange to do a loop appropriate for the type. We will produce

// for INIT ; COND ; POST {

    // ITER_INIT

    // INDEX = INDEX_TEMP

    // VALUE = VALUE_TEMP // If there is a value

    // original statements

// }

可见range实际上是一个C风格的循环结构。range支持数组、数组指针、切片、map和channel类型，对于不同类型有些细节上的差异。

3.1 range for slice

下面的注释解释了遍历slice的过程：

// The loop we generate:

// for_temp := range

// len_temp := len(for_temp)

// for index_temp = 0; index_temp < len_temp; index_temp++ {

    // value_temp = for_temp[index_temp]

    // index = index_temp

    // value = value_temp

    // original body

// }

遍历slice前会先获取slice的长度len_temp作为循环次数，循环体中，每次循环会先获取元素值，如果for-range中接收index和value的话，则会对index和value进行一次赋值。

由于循环开始前循环次数就已经确定了，所以循环过程中新添加的元素是没办法遍历到的。

另外，数组与数组指针的遍历过程与slice基本一致，不再赘述。

3.2 range for map

下面的注释解释了遍历map的过程：

// The loop we generate:

// var hiter map_iteration_struct

// for mapiterinit(type, range, &hiter); hiter.key != nil; mapiternext(&hiter) {

    // index_temp = *hiter.key

    // value_temp = *hiter.val

    // index = index_temp

    // value = value_temp

    // original body

// }

遍历map时没有指定循环次数，循环体与遍历slice类似。由于map底层实现与slice不同，map底层使用hash表实现，插入数据位置是随机的，所以遍历过程中新插入的数据不能保证遍历到。

3.3 range for channel

遍历channel是最特殊的，这是由channel的实现机制决定的：

// The loop we generate:

// for {

    // index_temp, ok_temp = <-range

    // if !ok_temp {

        // break

    // }

    // index = index_temp

    // original body

// }

channel遍历是依次从channel中读取数据,读取前是不知道里面有多少个元素的。如果channel中没有元素，则会阻塞等待，如果channel已被关闭，则会解除阻塞并退出循环。

注：