• 1. 前言
  • 2. 热身
    • 2.1 题目一：切片遍历
    • 2.2 题目二：Map遍历
    • 2.3 题目三：动态遍历
  • 3. 实现原理
    • 3.1 range for slice
    • 3.2 range for map
    • 3.3 range for channel
  • 4. 编程Tips
  • 5. 总结

    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？

    1. func RangeSlice(slice []int) {
    2.     for index, value := range slice {
    3.         _, _ = index, value
    4.     }
    5. }

    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？

    1. func RangeMap(myMap map[int]string) {
    2.     for key, _ := range myMap {
    3.         _, _ = key, myMap[key]
    4.     }
    5. }

    程序解释：函数中使用for-range对map进行遍历，获取map的key值，并跟据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，然后跟据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？

    1. func main() {
    2.     v := []int{1, 2, 3}
    3.     for i:= range v {
    4.         v = append(v, i)
    5.     }
    6. }

    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，循环次效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。

    1. // Arrange to do a loop appropriate for the type.  We will produce
    2. //   for INIT ; COND ; POST {
    3. //           ITER_INIT
    4. //           INDEX = INDEX_TEMP
    5. //           VALUE = VALUE_TEMP // If there is a value
    6. //           original statements
    7. //   }

    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：

    1. // The loop we generate:
    2. //   for_temp := range
    3. //   len_temp := len(for_temp)
    4. //   for index_temp = 0; index_temp < len_temp; index_temp++ {
    5. //           value_temp = for_temp[index_temp]
    6. //           index = index_temp
    7. //           value = value_temp
    8. //           original body
    9. //   }

    遍历slice前会先获以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：

    1. // The loop we generate:
    2. //   var hiter map_iteration_struct
    3. //   for mapiterinit(type, range, &hiter); hiter.key != nil; mapiternext(&hiter) {
    4. //           index_temp = *hiter.key
    5. //           value_temp = *hiter.val
    6. //           index = index_temp
    7. //           value = value_temp
    8. //           original body
    9. //   }

    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：

    1. // The loop we generate:
    2. //   for {
    3. //           index_temp, ok_temp = <-range
    4. //           if !ok_temp {
    5. //                   break
    6. //           }
    7. //           index = index_temp
    8. //           original body
    9. //   }

    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：

    • 上述注释中index_temp实际上描述是有误的，应该为value_temp，因为index对于channel是没有意义的。
    • 使用for-range遍历channel时只能获取一个返回值。

    4. 编程Tips

    • 遍历过程中可以适情况放弃接收index或value，可以一定程度上提升性能
    • 遍历channel时，如果channel中没有数据，可能会阻塞
    • 尽量避免遍历过程中修改原数据

    5. 总结

    • for-range的实现实际上是C风格的for循环
    • 使用index,value接收range返回值会发生一次数据拷贝