golang:GO的ForRange语义设计
原文链接
https://www.ardanlabs.com/blog/2017/06/for-range-semantics.html
前言
在阅读这篇文章前会好先阅读这四篇文章，它们将理解这篇文章。
四部分系列索引:
在Go编程语言中，值和指针语义的概念无处不在。 如前所述，语义一致性对于完整性和可读性至关重要。 它允许开发人员在代码库不断增长时保持强大的代码库设计思路。 它还有助于最大限度地减少错误，副作用和未知行为。
介绍
在这篇文章中，我将探讨Go中的for range语句如何提供值和指针语义形式。 我将教授语言机制，并向您展示这些语义的深层含义。 然后我将展示一个简单的例子，说明混合这些语义和可能导致的问题是多么容易。
GO语言机制(Language Mechanics)
从这段代码开始，该代码显示for range循环的值语义形式。 go play
01 package main
02
03 import "fmt"
04
05 type user struct {
06 name string
07 email string
08 }
09
10 func main() {
11 users := []user{
12 {"Bill", "bill@email.com"},
13 {"Lisa", "lisa@email.com"},
14 {"Nancy", "nancy@email.com"},
15 {"Paul", "paul@email.com"},
16 }
17
18 for i, u := range users {
19 fmt.Println(i, u)
20 }
21 }
在以上示例中，程序声明了一个名为user的类型，创建了四个用户值，然后显示有关每个用户的信息。 第18行的for range循环使用值语义。 这是因为在每次迭代时，来自slice的原始用户值的副本在循环内部进行并操作。 实际上，对Println的调用会创建循环副本的第二个副本。 如果要将值语义用于用户值，那么这就是您想要的。
如果您要使用指针语义，则for range循环将如下所示。
18 for i := range users {
19 fmt.Println(i, users[i])
20 }
现在循环已被修改为使用指针语义。 循环内的代码不再在其自己的副本上运行，而是在存储在slice内的原始user 值上运行。 但是，对Println的调用仍然使用值语义并且正在传递副本。 要解决此问题，需要进一步修改。
18 for i := range users {
19 fmt.Println(i, &users[i])
20 }
现在，用户数据一直使用指针机制。
作为参考，下面并排显示了值和指针语义。
// Value semantics. // Pointer semantics.
18 for i, u := range users { for i := range users {
19 fmt.Println(i, u) fmt.Println(i, &users[i])
20 } }
##Deeper Mechanics 让我们来看看比上面例子更深层次的Go语言机制。请看下面的这个程序。程序初始化一个字符串数组，迭代这些字符串，并在每次迭代时更改索引1处的字符串。 go play
01 package main
02
03 import "fmt"
04
05 func main() {
06 five := [5]string{"Annie", "Betty", "Charley", "Doug", "Edward"}
07 fmt.Printf("Bfr[%s] : ", five[1])
08
09 for i := range five {
10 five[1] = "Jack"
11
12 if i == 1 {
13 fmt.Printf("Aft[%s]\n", five[1])
14 }
15 }
16 }
这段程序预计的输出是什么？
Bfr[Betty] : Aft[Jack]
正如您所料，第10行的代码已更改索引1处的字符串，您可以在输出中看到该字符串。 该程序使用for range循环的指针语义版本。 接下来，代码将使用for range循环的值语义版本。
go play
01 package main
02
03 import "fmt"
04
05 func main() {
06 five := [5]string{"Annie", "Betty", "Charley", "Doug", "Edward"}
07 fmt.Printf("Bfr[%s] : ", five[1])
08
09 for i, v := range five {
10 five[1] = "Jack"
11
12 if i == 1 {
13 fmt.Printf("v[%s]\n", v)
14 }
15 }
16 }
在循环的每次迭代中，代码再次更改索引1处的字符串。这次当代码显示索引1处的值时，输出是不同的。
Bfr[Betty] : v[Betty]
您可以看到for range的这种形式是真正使用值语义。 for range是迭代它自己的数组副本。 这就是输出中没有看到变化的原因。
当使用值语义形式在slice上进行ranging时，for range采用slice header的副本。 这就是一下代码不会引起panic的原因。
go play
01 package main
02
03 import "fmt"
04
05 func main() {
06 five := []string{"Annie", "Betty", "Charley", "Doug", "Edward"}
07
08 for _, v := range five {
09 five = five[:2]
10 fmt.Printf("v[%s]\n", v)
11 }
12 }
Output:
v[Annie]
v[Betty]
v[Charley]
v[Doug]
v[Edward]
如果你看第09行，切片值在循环内减少到2的长度，但是循环在它自己的slice副本上运行。 这允许循环使用原始长度进行迭代而没有任何问题，因为底层Array并没有被修改。
如果代码使用for range的指针语义形式，则程序会发生panics。
go play
01 package main
02
03 import "fmt"
04
05 func main() {
06 five := []string{"Annie", "Betty", "Charley", "Doug", "Edward"}
07
08 for i := range five {
09 five = five[:2]
10 fmt.Printf("v[%s]\n", five[i])
11 }
12 }
Output:
v[Annie]
v[Betty]
panic: runtime error: index out of range
goroutine 1 [running]:
main.main()
/tmp/sandbox688667612/main.go:10 +0x140
for range在迭代之前使用slice的长度，但在循环期间，slice长度发生了变化。 在第三次迭代中，循环尝试访问不再与slice长度相关联的元素。
##Mixing Semantics 这是一个反例。 此代码混合了user类型的语义，并导致错误。
01 package main
02
03 import "fmt"
04
05 type user struct {
06 name string
07 likes int
08 }
09
10 func (u *user) notify() {
11 fmt.Printf("%s has %d likes\n", u.name, u.likes)
12 }
13
14 func (u *user) addLike() {
15 u.likes++
16 }
17
18 func main() {
19 users := []user{
20 {name: "bill"},
21 {name: "lisa"},
22 }
23
24 for _, u := range users {
25 u.addLike()
26 }
27
28 for _, u := range users {
29 u.notify()
30 }
31 }
这个例子并不是专门设计的。 在第05行，声明user类型，并选择指针语义来实现user类型的方法集。 然后在main程序中，在for range循环中使用值语义来向每个用户添加like。 然后使用第二个循环来再次使用值语义来通知每个user。
bill has 0 likes
lisa has 0 likes
输出显示没有添加任何like。 我不能强调你应该为给定类型选择一个语义，并坚持使用该类型的数据。
以下代码展示了user类型的指针语义保持一致的用法。 go play
01 package main
02
03 import "fmt"
04
05 type user struct {
06 name string
07 likes int
08 }
09
10 func (u *user) notify() {
11 fmt.Printf("%s has %d likes\n", u.name, u.likes)
12 }
13
14 func (u *user) addLike() {
15 u.likes++
16 }
17
18 func main() {
19 users := []user{
20 {name: "bill"},
21 {name: "lisa"},
22 }
23
24 for i := range users {
25 users[i].addLike()
26 }
27
28 for i := range users {
29 users[i].notify()
30 }
31 }
// Output:
bill has 1 likes
lisa has 1 likes
结论
值和指针语义是Go编程语言的重要组成部分，正如我所示，它集成到for range循环中。 使用for range时，确保您正在对给定迭代的类型使用正确的格式。最后想要说的是如果你没有加倍注意，用for range很容易导致语义的混用。
Go语言赋予您选择语义的能力，并且可以干净利落地使用它。 这是你想要充分利用的东西。 我希望您确定每种类型使用的语义并保持一致。 您对一段数据的语义越一致，您的代码库就越好。 如果您有充分的理由更改语义，请进行广泛的记录。