深挖 go 之 for-range 排坑指南


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文章目錄

  • 遍歷取不到所有元素指針?

  • 遍歷會停止么?

  • 對大數組這樣遍歷有啥問題?

  • 對大數組這樣重置效率高么?

  • 對 map 遍歷時刪除元素能遍歷到么?

  • 對 map 遍歷時新增元素能遍歷到么?

  • 這樣遍歷中起 goroutine 可以么?

遍歷取不到所有元素指針?

如下代碼想從數組遍歷獲取一個指針元素切片集合

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】 同樣代碼對切片[]int{1, 2}map[int]int{1:1, 2:2}遍歷也不符合預期。問題出在哪里?

通過查看go 編譯源碼[1]可以了解到, for-range 其實是語法糖,內部調用還是 for 循環,初始化會拷貝帶遍歷的列表(如 array,slice,map),然后每次遍歷的v都是對同一個元素的遍歷賦值。也就是說如果直接對v取地址,最終只會拿到一個地址,而對應的值就是最后遍歷的那個元素所附給v的值。對應偽代碼如下:

// 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?有兩種

  • 使用局部變量拷貝v
for _, v := range arr {
    //局部變量v替換了v,也可用別的局部變量名
    v := v
    res = append(res, &v)
}
  • 直接索引獲取原來的元素
//這種其實退化為for循環的簡寫
for k := range arr {
    res = append(res, &arr[k])
}

理順了這個問題后邊的坑基本都好發現了,來迅速過一遍

遍歷會停止么?

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

答案是【會】,因為遍歷前對v做了拷貝,所以期間對原來v的修改不會反映到遍歷中

對大數組這樣遍歷有啥問題?

//假設值都為1,這里只賦值3個
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【有問題】!遍歷前的拷貝對內存是極大浪費啊 怎么優化?有兩種

  • 對數組取地址遍歷for i, n := range &arr
  • 對數組做切片引用for i, n := range arr[:]

反思題:對大量元素的 slice 和 map 遍歷為啥不會有內存浪費問題?(提示,底層數據結構是否被拷貝)

對大數組這樣重置效率高么?

//假設值都為1,這里只賦值3個
var arr = [102400]int{1, 1, 1}
for i, _ := range &arr {
    arr[i] = 0
}

答案是【高】,這個要理解得知道 go 對這種重置元素值為默認值的遍歷是有優化的, 詳見go 源碼:memclrrange[2]

// 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.

對 map 遍歷時刪除元素能遍歷到么?

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【不會】 map 內部實現是一個鏈式 hash 表,為保證每次無序,初始化時會隨機一個遍歷開始的位置[3], 這樣,如果刪除的元素開始沒被遍歷到(上邊once.Do函數內保證第一次執行時刪除未遍歷的一個元素),那就后邊就不會出現。

對 map 遍歷時新增元素能遍歷到么?

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【可能會】,輸出中可能會有44。原因同上一個, 可以用以下代碼驗證

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()
}

這樣遍歷中起 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】。預期輸出 0,1,2 的某個組合,如 012,210.. 結果是 222. 同樣是拷貝的問題 怎么解決

  • 以參數方式傳入
for i := range m {
    go func(i int) {
        fmt.Print(i)
    }(i)
}
  • 使用局部變量拷貝
for i := range m {
    i := i
    go func() {
        fmt.Print(i)
    }()
}

發現沒,一個簡單的 for-range,仔細剖析下來也是有不少有趣的地方。希望剖析后能讓你更進一步的了解。


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