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2020
02-19

深挖 Go 之 for-range 排坑指南

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。

文章目录

  • 0x01 遍历取不到所有元素指针?
  • 0x02 遍历会停止么?
  • 0x03 对大数组这样遍历有啥问题?
  • 0x04 对大数组这样重置效率高么?
  • 0x05 对 map 遍历时删除元素能遍历到么?
  • 0x06 对 map 遍历时新增元素能遍历到么?
  • 0x07 这样遍历中起 goroutine 可以么?

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}或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[1]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
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])
}

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[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. 

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[3], 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
for i := range m { go func(i int) {
        fmt.Print(i)
    }(i)
}
  • 使用局部变量拷贝
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。

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