30 October 2018

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通过两个例子介绍一下 For Range 内部实现原理

下面的代码是死循环么?

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

上面的代码先初始化了一个内容为1、2、3的slice,然后遍历这个slice,然后给这个切片追加元素。随着遍历的进行,数组v也在逐渐增大,那么这个for循环是一个死循环么?

答案是否。只会遍历三次,v的结果是[0, 1, 2]。并不是死循环,原因就在于for range实现的时候用到了语法糖。

语法糖

语法糖(Syntactic sugar),也译为糖衣语法,是由英国计算机科学家彼得·蘭丁发明的一个术语,指计算机语言中添加的某种语法,这种语法对语言的功能没有影响,但是更方便程序员使用。 语法糖让程序更加简洁,有更高的可读性。

对于切片的for range,它的底层代码就是:

//   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
//   }

可以看到,在遍历之前就获取的切片的长度len_temp := len(for_temp),遍历的次数不会随着切片的变化而变化,上面的代码自然不会是死循环了。

下面的代码有什么问题么?

slice := []int{0, 1, 2, 3}
myMap := make(map[int]*int)

for index, value := range slice {
	myMap[index] = &value
}
fmt.Println("=====new map=====")
for k, v := range myMap {
	fmt.Printf("%d => %d\n", k, *v)
}

这也是实际编码中有可能会遇到的问题,循环切片,把切片值的地址保存到myMap中,这样的操作结果是:

=====new map=====
0 => 3
1 => 3
2 => 3
3 => 3

结果完全一样,都是最后一次遍历的值。通过上面的底层代码看下,遍历后的值赋给了value,而在我们的例子中,会把value的地址保存到myMap的值中。这里的value是个「全局变量」,所以赋完值之后myMap里面所有的值都是value,所以结构都是一样的而且是最后一个值。

注意,这里必须是保存指针才会有问题,如果直接保存的是value,因为 Golang 是值拷贝,所以值会重新复制再保存,这种情况下结果就会是正确的了。

切片For Range原理

总结一下,通过For Range遍历切片,首先,计算遍历次数(切片长度);每次遍历,都会把当前遍历到的值存放到一个全局变量index中。

其它语法糖

另外,For Range 不光支持切片。其它的语法糖底层代码。

map

// Lower a for range over a map.
// 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
//   }

channel

// Lower a for range over a channel.
// The loop we generate:
//   for {
//           index_temp, ok_temp = <-range
//           if !ok_temp {
//                   break
//           }
//           index = index_temp
//           original body
//   }

数组

// Lower a for range over an array.
// The loop we generate:
//   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
//   }

字符串

// Lower a for range over a string.
// The loop we generate:
//   len_temp := len(range)
//   var next_index_temp int
//   for index_temp = 0; index_temp < len_temp; index_temp = next_index_temp {
//           value_temp = rune(range[index_temp])
//           if value_temp < utf8.RuneSelf {
//                   next_index_temp = index_temp + 1
//           } else {
//                   value_temp, next_index_temp = decoderune(range, index_temp)
//           }
//           index = index_temp
//           value = value_temp
//           // original body
//   }

完整底层代码。


推荐阅读:Go Range Loop Internals


原文链接:通过两个例子介绍一下 Golang For Range 循环原理,转载请注明来源!

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