GO語言————5.4 for 結構

FLy_鵬程萬里發表於2018-06-29

5.4 for 結構

如果想要重複執行某些語句，Go 語言中您只有 for 結構可以使用。不要小看它，這個 for 結構比其它語言中的更為靈活。

注意事項其它許多語言中也沒有發現和 do while 完全對等的 for 結構，可能是因為這種需求並不是那麼強烈。

5.4.1 基於計數器的迭代

檔案 for1.go 中演示了最簡單的基於計數器的迭代，基本形式為：

for 初始化語句; 條件語句; 修飾語句 {}

示例 5.6 for1.go：

package main

import "fmt"

func main() {
	for i := 0; i < 5; i++ {
		fmt.Printf("This is the %d iteration\n", i)
	}
}

輸出：

This is the 0 iteration
This is the 1 iteration
This is the 2 iteration
This is the 3 iteration
This is the 4 iteration

由花括號括起來的程式碼塊會被重複執行已知次數，該次數是根據計數器（此例為 i）決定的。迴圈開始前，會執行且僅會執行一次初始化語句 i := 0;；這比在迴圈之前宣告更為簡短。緊接著的是條件語句 i < 5;，在每次迴圈開始前都會進行判斷，一旦判斷結果為 false，則退出迴圈體。最後一部分為修飾語句 i++，一般用於增加或減少計數器。

這三部分組成的迴圈的頭部，它們之間使用分號 ; 相隔，但並不需要括號 () 將它們括起來。例如：for (i = 0; i < 10; i++) { }，這是無效的程式碼！

同樣的，左花括號 { 必須和 for 語句在同一行，計數器的生命週期在遇到右花括號 } 時便終止。一般習慣使用 i、j、z 或 ix 等較短的名稱命名計數器。

特別注意，永遠不要在迴圈體內修改計數器，這在任何語言中都是非常差的實踐！

您還可以在迴圈中同時使用多個計數器：

for i, j := 0, N; i < j; i, j = i+1, j-1 {}

這得益於 Go 語言具有的平行賦值的特性（可以檢視第 7 章 string_reverse.go 中反轉陣列的示例）。

您可以將兩個 for 迴圈巢狀起來：

for i:=0; i<5; i++ {
	for j:=0; j<10; j++ {
		println(j)
	}
}

如果您使用 for 迴圈迭代一個 Unicode 編碼的字串，會發生什麼？

示例 5.7 for_string.go：

package main

import "fmt"

func main() {
	str := "Go is a beautiful language!"
	fmt.Printf("The length of str is: %d\n", len(str))
	for ix :=0; ix < len(str); ix++ {
		fmt.Printf("Character on position %d is: %c \n", ix, str[ix])
	}
	str2 := "日本語"
	fmt.Printf("The length of str2 is: %d\n", len(str2))
	for ix :=0; ix < len(str2); ix++ {
		fmt.Printf("Character on position %d is: %c \n", ix, str2[ix])
	}
}

輸出：

The length of str is: 27
Character on position 0 is: G 
Character on position 1 is: o 
Character on position 2 is:   
Character on position 3 is: i 
Character on position 4 is: s 
Character on position 5 is:   
Character on position 6 is: a 
Character on position 7 is:   
Character on position 8 is: b 
Character on position 9 is: e 
Character on position 10 is: a 
Character on position 11 is: u 
Character on position 12 is: t 
Character on position 13 is: i 
Character on position 14 is: f 
Character on position 15 is: u 
Character on position 16 is: l 
Character on position 17 is:   
Character on position 18 is: l 
Character on position 19 is: a 
Character on position 20 is: n 
Character on position 21 is: g 
Character on position 22 is: u 
Character on position 23 is: a 
Character on position 24 is: g 
Character on position 25 is: e 
Character on position 26 is: ! 
The length of str2 is: 9
Character on position 0 is: æ 
Character on position 1 is: � 
Character on position 2 is: ¥ 
Character on position 3 is: æ 
Character on position 4 is: � 
Character on position 5 is: ¬ 
Character on position 6 is: è 
Character on position 7 is: ª 
Character on position 8 is: �

如果我們列印 str 和 str2 的長度，會分別得到 27 和 9。

由此我們可以發現，ASCII 編碼的字元佔用 1 個位元組，既每個索引都指向不同的字元，而非 ASCII 編碼的字元（佔有 2 到 4 個位元組）不能單純地使用索引來判斷是否為同一個字元。我們會在第 5.4.4 節解決這個問題。

練習題

練習 5.4 for_loop.go

使用 for 結構建立一個簡單的迴圈。要求迴圈 15 次然後使用 fmt 包來列印計數器的值。
使用 goto 語句重寫迴圈，要求不能使用 for 關鍵字。

練習 5.5 for_character.go

建立一個程式，要求能夠列印類似下面的結果（直到每行 25 個字元時為止）：

G
GG
GGG
GGGG
GGGGG
GGGGGG

使用 2 層巢狀 for 迴圈。
使用一層 for 迴圈以及字串截斷。

練習 5.6 bitwise_complement.go

使用按位補碼從 0 到 10，使用位表示式 %b 來格式化輸出。

練習 5.7 Fizz-Buzz 問題：fizzbuzz.go

寫一個從 1 列印到 100 的程式，但是每當遇到 3 的倍數時，不列印相應的數字，但列印一次 "Fizz"。遇到 5 的倍數時，列印Buzz 而不是相應的數字。對於同時為 3 和 5 的倍數的數，列印 FizzBuzz（提示：使用 switch 語句）。

練習 5.8 rectangle_stars.go

使用 * 符號列印寬為 20，高為 10 的矩形。

5.4.2 基於條件判斷的迭代

for 結構的第二種形式是沒有頭部的條件判斷迭代（類似其它語言中的 while 迴圈），基本形式為：for 條件語句 {}。

您也可以認為這是沒有初始化語句和修飾語句的 for 結構，因此 ;; 便是多餘的了。

Listing 5.8 for2.go：

package main

import "fmt"

func main() {
	var i int = 5

	for i >= 0 {
		i = i - 1
		fmt.Printf("The variable i is now: %d\n", i)
	}
}

輸出：

The variable i is now: 4
The variable i is now: 3
The variable i is now: 2
The variable i is now: 1
The variable i is now: 0
The variable i is now: -1

5.4.3 無限迴圈

條件語句是可以被省略的，如 i:=0; ; i++ 或 for { } 或 for ;; { }（;; 會在使用 gofmt 時被移除）：這些迴圈的本質就是無限迴圈。最後一個形式也可以被改寫為 for true { }，但一般情況下都會直接寫 for { }。

如果 for 迴圈的頭部沒有條件語句，那麼就會認為條件永遠為 true，因此迴圈體內必須有相關的條件判斷以確保會在某個時刻退出迴圈。

想要直接退出迴圈體，可以使用 break 語句（第 5.5 節）或 return 語句直接返回（第 6.1 節）。

但這兩者之間有所區別，break 只是退出當前的迴圈體，而 return 語句提前對函式進行返回，不會執行後續的程式碼。

無限迴圈的經典應用是伺服器，用於不斷等待和接受新的請求。

for t, err = p.Token(); err == nil; t, err = p.Token() {
	...
}

5.4.4 for-range 結構

這是 Go 特有的一種的迭代結構，您會發現它在許多情況下都非常有用。它可以迭代任何一個集合（包括陣列和 map，詳見第 7 和 8 章）。語法上很類似其它語言中 foreach 語句，但您依舊可以獲得每次迭代所對應的索引。一般形式為：for ix, val := range coll { }。

要注意的是，val 始終為集合中對應索引的值拷貝，因此它一般只具有隻讀性質，對它所做的任何修改都不會影響到集合中原有的值（譯者注：如果 val 為指標，則會產生指標的拷貝，依舊可以修改集合中的原值）。一個字串是 Unicode 編碼的字元（或稱之為 rune）集合，因此您也可以用它迭代字串：

for pos, char := range str {
...
}

每個 rune 字元和索引在 for-range 迴圈中是一一對應的。它能夠自動根據 UTF-8 規則識別 Unicode 編碼的字元。

示例 5.9 range_string.go：

package main

import "fmt"

func main() {
	str := "Go is a beautiful language!"
	fmt.Printf("The length of str is: %d\n", len(str))
	for pos, char := range str {
		fmt.Printf("Character on position %d is: %c \n", pos, char)
	}
	fmt.Println()
	str2 := "Chinese: 日本語"
	fmt.Printf("The length of str2 is: %d\n", len(str2))
	for pos, char := range str2 {
    	fmt.Printf("character %c starts at byte position %d\n", char, pos)
	}
	fmt.Println()
	fmt.Println("index int(rune) rune    char bytes")
	for index, rune := range str2 {
    	fmt.Printf("%-2d      %d      %U '%c' % X\n", index, rune, rune, rune, []byte(string(rune)))
	}
}

輸出：

The length of str is: 27
Character on position 0 is: G 
Character on position 1 is: o 
Character on position 2 is:   
Character on position 3 is: i 
Character on position 4 is: s 
Character on position 5 is:   
Character on position 6 is: a 
Character on position 7 is:   
Character on position 8 is: b 
Character on position 9 is: e 
Character on position 10 is: a 
Character on position 11 is: u 
Character on position 12 is: t 
Character on position 13 is: i 
Character on position 14 is: f 
Character on position 15 is: u 
Character on position 16 is: l 
Character on position 17 is:   
Character on position 18 is: l 
Character on position 19 is: a 
Character on position 20 is: n 
Character on position 21 is: g 
Character on position 22 is: u 
Character on position 23 is: a 
Character on position 24 is: g 
Character on position 25 is: e 
Character on position 26 is: ! 

The length of str2 is: 18
character C starts at byte position 0
character h starts at byte position 1
character i starts at byte position 2
character n starts at byte position 3
character e starts at byte position 4
character s starts at byte position 5
character e starts at byte position 6
character : starts at byte position 7
character   starts at byte position 8
character 日 starts at byte position 9
character 本 starts at byte position 12
character 語 starts at byte position 15

index int(rune) rune    char bytes
0       67      U+0043 'C' 43
1       104      U+0068 'h' 68
2       105      U+0069 'i' 69
3       110      U+006E 'n' 6E
4       101      U+0065 'e' 65
5       115      U+0073 's' 73
6       101      U+0065 'e' 65
7       58      U+003A ':' 3A
8       32      U+0020 ' ' 20
9       26085      U+65E5 '日' E6 97 A5
12      26412      U+672C '本' E6 9C AC
15      35486      U+8A9E '語' E8 AA 9E

請將輸出結果和 Listing 5.7（for_string.go）進行對比。

我們可以看到，常用英文字元使用 1 個位元組表示，而漢字（譯者注：嚴格來說，“Chinese: 日本語”的Chinese應該是Japanese）使用 3 個字元表示。

練習 5.9 以下程式的輸出結果是什麼？

for i := 0; i < 5; i++ {
	var v int
	fmt.Printf("%d ", v)
	v = 5
}

問題 5.2：請描述以下 for 迴圈的輸出結果：

for i := 0; ; i++ {
	fmt.Println("Value of i is now:", i)
}

for i := 0; i < 3; {
	fmt.Println("Value of i:", i)
}

s := ""
for ; s != "aaaaa"; {
	fmt.Println("Value of s:", s)
	s = s + "a"
}

for i, j, s := 0, 5, "a"; i < 3 && j < 100 && s != "aaaaa"; i, j,
	s = i+1, j+1, s + "a" {
	fmt.Println("Value of i, j, s:", i, j, s)
}

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