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【golang】探索for-range遍历实现原理（slice、map、channel）

news 来源：原创 2024/5/20 13:03:18

for-range

for-range其实是正常for循环的一种语法糖，在go语言中可以遍历arr，slice，map和channel等数据结构，但是在一些初学者使用for-range可能会遇见很多坑，这篇文章会带你探索一下for-range中非常有趣的一些实现机制。

for-range遍历数组和slice

先来看两道题目：

从数组中遍历获取一个指针元素切片的集合

arr := [2]int{1, 2}
res := []*int{}
for _, v := range arr {res = append(res, &v)
}
//expect: 1 2
fmt.Println(*res[0],*res[1]) 
//but output: 2 2

答案：从程序中可以看出我们预期输出的为1、2，但实际上却输出了2、2的答案。

在for-range遍历中append切片

v := []int{1, 2, 3}
for i := range v {v = append(v, i)
}

答案：上面代码遍历是会停止的。

好了，可能有些朋友看完上面两段代码的最终结果已经开始疑惑了，接下来我们来看一下for-range对
数组和slice的处理方法。

// len_temp := len(range)
// range_temp := range
// for index_temp = 0; index_temp < len_temp; index_temp++ {
//     value_temp = range_temp[index_temp]
//     index = index_temp
//     value = value_temp
//     original body
//   }

看上面这段源代码我们可以看出，for-range内部调用其实还是for循环，初始化会拷贝待遍历的列表，然后每次遍历的v都是对上面源码value_temp这同一个元素的赋值。

这就可以说明我们的题1中为什么输出的会是2、2，对题1中v取地址,最终只会拿到一个地址（实际地址：&value_temp），而对应的值就是最后遍历的那个元素所附给v的值。

想得到预期值有两种方案：

使用局部变量

for _, v := range arr {//局部变量v替换了v，也可用别的局部变量名v := v res = append(res, &v)
}

直接索引获取原来的元素

//这种其实退化为for循环的简写
for k := range arr {res = append(res, &arr[k])
}

题2也就很好说明了，因为遍历次数在遍历前就已经确定下来了（len_temp），所以题2最终只会循环三次。

for-range遍历map

还是先看两道题目：

对map遍历时删除这个元素，下一次遍历还能遍历到吗？

var m = map[int]int{1: 1, 2: 2, 3: 3}var o sync.Once 
for i := range m {o.Do(func() {for _, key := range []int{1, 2, 3} {if key != i {fmt.Printf("when iteration key %d, del key %d\n", i, key)delete(m, key)break}}})fmt.Printf("%d%d ", i, m[i])
}

答案：如果删除的元素还没有被遍历到（上边once.go函数内保证第一次执行时删除未遍历的一个元素），那么后面就不会出现。因为我们都知道map在for-range遍历中是无序遍历的，这是因为map底层数据结构就是一个链式hash表，并且初始化的时候会随机一个遍历开始的位置，所以如果还没被遍历到的元素已经被删除了，那么后面也肯定不会再出现。

map遍历时新增的元素能被遍历到吗？

var m = map[int]int{1:1, 2:2, 3:3}
for i, _ := range m {m[4] = 4fmt.Printf("%d%d ", i, m[i])
}

答案：输出中可能会有44，原因是因为上一条题目中原因类似（链式hash表，随机遍历开始位置）。

好了，我们再来看一下golang中for-range对map的处理方法。

// 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，循环体是和slice类似的。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被遍历到。

for-range对channel遍历

for-range对channel的处理

// 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。

注意：