原创分享 Dig101: Go 之 for-range 排坑指南

newbmiao · 2020年01月05日 · 142 次阅读

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好久没写了,打算今年做个 Dig101 系列,挖一挖技术背后的故事。

Dig101: dig more, simplified more and know more

golang 常用的遍历方式,有两种: for 和 for-range。 而 for-range 使用中有些坑常会遇到,今天我们一起来捋一捋。

0x01 遍历取不到所有元素指针?

如下代码想从数组遍历获取一个指针元素切片集合

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  

答案是【取不到】 同样代码对切片[]int{1, 2}map[int]int{1:1, 2:2}遍历也不符合预期。 问题出在哪里?

通过查看go 编译源码可以了解到, for-range 其实是语法糖,内部调用还是 for 循环,初始化会拷贝带遍历的列表(如 array,slice,map),然后每次遍历的v都是对同一个元素的遍历赋值。 也就是说如果直接对v取地址,最终只会拿到一个地址,而对应的值就是最后遍历的那个元素所附给v的值。对应伪代码如下:

// 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
//   }

那么怎么改? 有两种

  • 使用局部变量拷贝v go 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 go //这种其实退化为for循环的简写 for k := range arr { res = append(res, &arr[k]) }

理顺了这个问题后边的坑基本都好发现了,来迅速过一遍

0x02 遍历会停止么?

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

答案是【会】,因为遍历前对v做了拷贝,所以期间对原来v的修改不会反映到遍历中

0x03 对大数组这样遍历有啥问题?

//假设值都为1,这里只赋值3个
var arr = [102400]int{1, 1, 1} 
for i, n := range arr {
    //just ignore i and n for simplify the example
    _ = i 
    _ = n 
}

答案是【有问题】!遍历前的拷贝对内存是极大浪费啊 怎么优化?有两种

  • 对数组取地址遍历 for i, n := range &arr
  • 对数组做切片引用 for i, n := range arr[:]

反思题:对大量元素的 slice 和 map 遍历为啥不会有内存浪费问题? (提示,底层数据结构是否被拷贝)

0x04 对大数组这样重置效率高么?

//假设值都为1,这里只赋值3个
var arr = [102400]int{1, 1, 1} 
for i, _ := range &arr {
    arr[i] = 0
}

答案是【高】,这个要理解得知道 go 对这种重置元素值为默认值的遍历是有优化的, 详见go 源码:memclrrange

// Lower n into runtime·memclr if possible, for
// fast zeroing of slices and arrays (issue 5373).
// Look for instances of
//
// for i := range a {
//  a[i] = zero
// }
//
// in which the evaluation of a is side-effect-free.

0x05 对 map 遍历时删除元素能遍历到么?

var m = map[int]int{1: 1, 2: 2, 3: 3}
//only del key once, and not del the current iteration key
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])
}

答案是【不会】 map 内部实现是一个链式 hash 表,为保证每次无序,初始化时会随机一个遍历开始的位置, 这样,如果删除的元素开始没被遍历到(上边once.Do函数内保证第一次执行时删除未遍历的一个元素),那就后边就不会出现。

0x06 对 map 遍历时新增元素能遍历到么?

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

答案是【可能会】,输出中可能会有44。原因同上一个, 可以用以下代码验证

var createElemDuringIterMap = func() {
    var m = map[int]int{1: 1, 2: 2, 3: 3}
    for i := range m {
        m[4] = 4
        fmt.Printf("%d%d ", i, m[i])
    }
}
for i := 0; i < 50; i++ {
    //some line will not show 44, some line will
    createElemDuringIterMap()
    fmt.Println()
}

0x07 这样遍历中起 goroutine 可以么?

var m = []int{1, 2, 3}
for i := range m {
    go func() {
        fmt.Print(i)
    }()
}
//block main 1ms to wait goroutine finished
time.Sleep(time.Millisecond) 

答案是【不可以】。预期输出 0,1,2 的某个组合,如 012,210.. 结果是 222. 同样是拷贝的问题 怎么解决

  • 以参数方式传入 go for i := range m { go func(i int) { fmt.Print(i) }(i) }
  • 使用局部变量拷贝 go for i := range m { i := i go func() { fmt.Print(i) }() }

发现没,一个简单的 for-range,仔细剖析下来也是有不少有趣的地方。 希望剖析后能让你更进一步的了解。 如有问题欢迎留言交流。

本文代码见 NewbMiao/Dig101-Go

参考 Go Range Loop Internals Common Mistakes go101: Arrays, Slices and Maps in Go

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文章首发:公众号 newbmiao

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newbmiao 2020 做个 Dig101-Go 系列吧!(持续更新中...) 中提及了此贴 02月14日 22:37
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