Go语言for-range函数使用技巧实例探究

Go range函数

Go 1.22 中可以 range 一个整数，比如下面的代码：

for i := range 10 {
    fmt.Println(i)
}

这个大家都已经知道了，其实对应的提案中还有一个隐藏的功能，就是可以 range 一个函数，比如下面的代码(摘自官方代码库internal/trace/v2/event.go[1])：

// Frames is an iterator over the frames in a Stack.
func (s Stack) Frames(yield func(f StackFrame) bool) bool {
 if s.id == 0 {
  return true
 }
 stk := s.table.stacks.mustGet(s.id)
 for _, f := range stk.frames {
  sf := StackFrame{
   PC:   f.pc,
   Func: s.table.strings.mustGet(f.funcID),
   File: s.table.strings.mustGet(f.fileID),
   Line: f.line,
  }
  if !yield(sf) {
   return false
  }
 }
 return true
}

就少有介绍了。

本文尝试介绍它，让读者先了解一下，它在 Go 1.22 中是一个实验性的功能，还不确定未来在哪个版本中会被正式支持。

官方 wiki 中也有一篇介绍: Rangefunc Experiment[2]，类似问答的形式，也是必读的知识库。

这个功能去年 Russ Cox 发起讨论(#56413[3]), 并建立一个提案(#61405[4]),大家讨论都很激烈啊，几百次的讨论，所以我也不准备介绍前因后果了，直接了当的说结论。 先前, for-range所能遍历(迭代)的类型很有限，只能是 slice、数组、map、字符串、channel 等。 现在，除了上面的五种类型，还可以是整数和三种三种函数。

当然for x := range n { ... }等价于for x := T(0); x < n; x++ { ... }, 其中 T 是 n 的类型。这个大家都知道了。

range 的类型

三个函数可能大家不是很了解，很正常，目前这只是一个实验性的功能。当然 range 的类型如下：

本文介绍的就是后三种形式

三种可遍历的函数

假设f是一个这样的函数:func(func()bool) bool, 那么for x := range f { ... }类似于f(func(x T1, y T2) bool { ... })，其中 for 循环移动到方法体中了。yield的 bool 返回值指示是否还要继续遍历。

对于这样一个f,下面的格式都可以:

for x, y := range f { ... }
for x, _ := range f { ... }
for _, y := range f { ... }
for x := range f { ... }
for range f { ... }

下面是一个例子：

 var fn = func(yield func(k int, v byte) bool) {
  for i := 0; i < 26; i++ {
   if !yield(i, byte('a'+i)) {
    return
   }
  }
 }

 for k, v := range fn {
  fmt.Printf("%d: %c\n", k, v)
 }

运行可以看到结果符合预期，我们遍历了 26 个小写字母，注意 range 的数据类型是我们的函数:

这里，fn 这个函数没有返回值，其实也可以有 bool 返回值，有 bool 返回值就可以组合多个 range 函数，可以容易写出复杂且难以维护的代码，减少自己失业的可能。 这里的yield函数接收两个参数，第一个是int类型，第二个是byte类型，返回值是bool类型，这个yield函数的返回值决定了是否继续遍历。当然这里我们可以写泛型的程序，这里为了简单，就不写了。

下面是一个f是func(func(V)bool) bool的例子：

    var fn = func(yield func(v byte) bool) {
        for i := 0; i < 26; i++ {
            if !yield(byte('a' + i)) {
                return
            }
        }
    }

    for v := range fn {
        fmt.Printf("%c\n", v)
    }

当然 yield 函数也可以没有参数，比如func(func()bool) bool，下面这个例子就是无参数的形式，输出结果是 26。

package main

import "fmt"

func main() {
 var fn = func(yield func() bool) {
  for i := 0; i < 26; i++ {
   if !yield() {
    return
   }
  }
 }

 var count int
 for range fn {
  count++
 }
 fmt.Println(count)
}

如果不使用 for-range 函数的形式，我们可以进行改写，比如两个参数的列子：

 var fn = func(yield func(k int, v byte) bool) {
  for i := 0; i < 26; i++ {
   if !yield(i, byte('a'+i)) {
    return
   }
  }
 }

 fn(func(k int, v byte) bool {
  fmt.Printf("%d: %c\n", k, v)
  return true
 })

注意yield参数名称不是一个关键字，它只是一个普通的参数名称，可以随便取名字，但是为了模仿和其它语言中的generator,使用了yield这样一个名称，以至于代码更加易读。

看起来这个功能就是一个语法糖， 代码rangefunc/rewrite[5]将 range-over-func 代码写成非 range-over-func 代码的形式。

为什么要这样做？

标准库中就有archive/tar.Reader.Next, bufio.Reader.ReadByte, bufio.Scanner.Scan, container/ring.Ring.Do, database/sql.Rows, expvar.Do, flag.Visit, go/token.FileSet.Iterate, path/filepath.Walk, go/token.FileSet.Iterate, runtime.Frames.Next 和sync.Map.Range等各种遍历的函数，所以如果有一种统一的格式更好。

第三方库中有更多的类似代码。

虽然这个功能还没有正式支持，但是我看到有些库摩拳擦掌准备使用了，而sqlrange[6]更进一步，已经支持了。

当然你使用它必须下载 Go 1.22 或者 gotip, 并且设置export GOEXPERIMENT=rangefunc。

它提供了Query和Exec可遍历函数。比如Query从一个表中查询Point数据：

type Point struct {
    X float64 `sql:"x"`
    Y float64 `sql:"y"`
}

for p, err := range sqlrange.Query[Point](db, `select x, y from points` "Point") {
    if err != nil {
        ...
    }
    ...
}

遍历查询和 ORM 一气呵成。这里的资源管理是自动的,底层的*sql.Rows遍历完会自动关闭。

参考文档

[1]internal/trace/v2/event.go: https://github.com/golang/go/blob/97daa6e94296980b4aa2dac93a938a5edd95ce93/src/internal/trace/v2/event.go#L262 

[2]Rangefunc Experiment: https://go.dev/wiki/RangefuncExperiment 

[3]#56413: https://github.com/golang/go/discussions/56413 

[4]#61405: https://github.com/golang/go/issues/61405 

[5]rangefunc/rewrite: https://go.googlesource.com/go/+/refs/changes/41/510541/7/src/cmd/compile/internal/rangefunc/rewrite.go 

[6]sqlrange: https://github.com/achille-roussel/sqlrange 

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