探索Golang中的所有for循環形式

Golang(Go語言)以其簡潔性和高效性著稱，在循環控制方面也遵循了這一設計理念。不同於其他程式語言，Go語言只有一種循環結構：for循環。然而，這並不意味著Go語言的循環控制能力受限，相反，Go的for循環具有多種變體形式，可以滿足各種循環需求。本文將詳細介紹Golang中所有的for循環形式及其適用場景。

1. 標準三段式for循環

這是最類似於C語言風格的for循環，包含三個部分：初始化語句、條件表達式和後置語句。

// 三段式for循環
for i := 0; i < 10; i++ {
    fmt.Println(i)
}

這種形式的循環執行流程：

執行初始化語句 i := 0（僅執行一次）
檢查條件表達式 i < 10，若為true則執行循環體，否則跳出循環
執行循環體內容
執行後置語句 i++
返回到步驟2繼續執行

2. 類似while的for循環

Go語言沒有while關鍵字，但可以通過省略初始化語句和後置語句，實現類似於其他語言中while的效果。

// 類似while的for循環
i := 0
for i < 10 {
    fmt.Println(i)
    i++
}

這種形式僅保留了條件表達式，每次循環開始時都會檢查條件是否滿足。

3. 無限循環

通過省略所有的條件控制部分，可以創建一個無限循環。這在需要持續運行的程序中非常有用，如服務器應用。

// 無限循環
for {
    fmt.Println("This will run forever unless break")
    // 通常需要有條件地使用break退出
    if someCondition {
        break
    }
}

在無限循環中，必須使用break語句來中斷循環，否則程序將一直執行下去。

4. for-range循環

for-range是Go中特有的一種循環形式，用於遍歷數組、切片、字符串、映射或通道等數據結構。

4.1 遍歷切片或數組

// 遍歷切片，獲取索引和值
fruits := []string{"apple", "banana", "cherry"}
for index, value := range fruits {
    fmt.Printf("Index: %d, Value: %s\n", index, value)
}

// 僅使用索引
for i := range fruits {
    fmt.Printf("Index: %d\n", i)
}

// 僅使用值
for _, value := range fruits {
    fmt.Printf("Value: %s\n", value)
}

4.2 遍歷字符串

當遍歷字符串時，range提供的是Unicode碼點（rune）及其對應的字節索引，而不是字節。

// 遍歷字符串
for i, char := range "你好，世界" {
    fmt.Printf("Index: %d, Character: %c, Unicode: %U\n", i, char, char)
}

4.3 遍歷映射(map)

// 遍歷映射
ages := map[string]int{
    "Alice": 25,
    "Bob": 30,
    "Charlie": 35,
}
for key, value := range ages {
    fmt.Printf("Key: %s, Value: %d\n", key, value)
}

// 僅使用鍵
for key := range ages {
    fmt.Printf("Key: %s\n", key)
}

需要注意的是，map的遍歷順序是不確定的，每次運行可能會得到不同的順序。

4.4 遍歷通道(channel)

// 遍歷通道（直到通道關閉）
ch := make(chan int)
go func() {
    for i := 0; i < 5; i++ {
        ch <- i
    }
    close(ch)
}()

for value := range ch {
    fmt.Printf("Value from channel: %d\n", value)
}

使用range遍歷通道時，循環會持續到通道關閉為止。

5. 循環控制語句

Go語言提供了以下關鍵字來控制循環的執行流程：

5.1 break

break語句可以立即跳出當前的最內層循環。

// 使用break中斷循環
for i := 0; i < 10; i++ {
    if i == 5 {
        break // 當i等於5時，跳出循環
    }
    fmt.Println(i)
}

5.2 continue

continue語句可以跳過當前循環的剩餘部分，直接進入下一次循環。

// 使用continue跳過當前迭代
for i := 0; i < 10; i++ {
    if i%2 == 0 {
        continue // 跳過偶數
    }
    fmt.Println(i)
}

5.3 帶標籤的break和continue

Go語言支持對循環添加標籤，並通過帶標籤的break或continue來跳出或跳過特定的循環層級。

// 帶標籤的break
OuterLoop:
for i := 0; i < 5; i++ {
    for j := 0; j < 5; j++ {
        if i*j == 6 {
            fmt.Printf("Breaking outer loop at i=%d, j=%d\n", i, j)
            break OuterLoop
        }
    }
}

// 帶標籤的continue
OuterLoop:
for i := 0; i < 3; i++ {
    for j := 0; j < 3; j++ {
        if j == 1 {
            fmt.Printf("Continuing outer loop at i=%d, j=%d\n", i, j)
            continue OuterLoop
        }
        fmt.Printf("i=%d, j=%d\n", i, j)
    }
}

6. for循環的最佳實踐與效能考量

6.1 避免在循環體內分配記憶體

// 不推薦的做法
for i := 0; i < 1000; i++ {
    obj := &SomeStruct{}  // 在循環中每次都分配新的記憶體
    // 使用obj
}

// 推薦的做法
obj := &SomeStruct{}
for i := 0; i < 1000; i++ {
    // 重用已分配的obj
    obj.Reset()
    // 使用obj
}