5.4 for 結(jié)構(gòu)

如果想要重復(fù)執(zhí)行某些語句，Go 語言中您只有 for 結(jié)構(gòu)可以使用。不要小看它，這個(gè) for 結(jié)構(gòu)比其它語言中的更為靈活。

注意事項(xiàng) 其它許多語言中也沒有發(fā)現(xiàn)和 do while 完全對等的 for 結(jié)構(gòu)，可能是因?yàn)檫@種需求并不是那么強(qiáng)烈。

5.4.1 基于計(jì)數(shù)器的迭代

文件 for1.go 中演示了最簡單的基于計(jì)數(shù)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

由花括號括起來的代碼塊會(huì)被重復(fù)執(zhí)行已知次數(shù)，該次數(shù)是根據(jù)計(jì)數(shù)器（此例為 i）決定的。循環(huán)開始前，會(huì)執(zhí)行且僅會(huì)執(zhí)行一次初始化語句 i := 0;；這比在循環(huán)之前聲明更為簡短。緊接著的是條件語句 i < 5;，在每次循環(huán)開始前都會(huì)進(jìn)行判斷，一旦判斷結(jié)果為 false，則退出循環(huán)體。最后一部分為修飾語句 i++，一般用于增加或減少計(jì)數(shù)器。

這三部分組成的循環(huán)的頭部，它們之間使用分號 ; 相隔，但并不需要括號 () 將它們括起來。例如：for (i = 0; i < 10; i++) { }，這是無效的代碼！

同樣的，左花括號 { 必須和 for 語句在同一行，計(jì)數(shù)器的生命周期在遇到右花括號 } 時(shí)便終止。一般習(xí)慣使用 i、j、z 或 ix 等較短的名稱命名計(jì)數(shù)器。

特別注意，永遠(yuǎn)不要在循環(huán)體內(nèi)修改計(jì)數(shù)器，這在任何語言中都是非常差的實(shí)踐！

您還可以在循環(huán)中同時(shí)使用多個(gè)計(jì)數(shù)器：

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

這得益于 Go 語言具有的平行賦值的特性（可以查看第 7 章 string_reverse.go 中反轉(zhuǎn)數(shù)組的示例）。

您可以將兩個(gè) for 循環(huán)嵌套起來：

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

如果您使用 for 循環(huán)迭代一個(gè) Unicode 編碼的字符串，會(huì)發(fā)生什么？

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: ? 
Character on position 1 is: ? 
Character on position 2 is: ￥ 
Character on position 3 is: ? 
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: ? 

如果我們打印 str 和 str2 的長度，會(huì)分別得到 27 和 9。

由此我們可以發(fā)現(xiàn)，ASCII 編碼的字符占用 1 個(gè)字節(jié)，既每個(gè)索引都指向不同的字符，而非 ASCII 編碼的字符（占有 2 到 4 個(gè)字節(jié)）不能單純地使用索引來判斷是否為同一個(gè)字符。我們會(huì)在第 5.4.4 節(jié)解決這個(gè)問題。

練習(xí)題

練習(xí) 5.4 for_loop.go

1. 使用 for 結(jié)構(gòu)創(chuàng)建一個(gè)簡單的循環(huán)。要求循環(huán) 15 次然后使用 fmt 包來打印計(jì)數(shù)器的值。
2. 使用 goto 語句重寫循環(huán)，要求不能使用 for 關(guān)鍵字。

練習(xí) 5.5 for_character.go

創(chuàng)建一個(gè)程序，要求能夠打印類似下面的結(jié)果（直到每行 25 個(gè)字符時(shí)為止）：

G
GG
GGG
GGGG
GGGGG
GGGGGG

1. 使用 2 層嵌套 for 循環(huán)。
2. 使用一層 for 循環(huán)以及字符串截?cái)唷?/li>

練習(xí) 5.6 bitwise_complement.go

使用按位補(bǔ)碼從 0 到 10，使用位表達(dá)式 %b 來格式化輸出。

練習(xí) 5.7 Fizz-Buzz 問題：fizzbuzz.go

寫一個(gè)從 1 打印到 100 的程序，但是每當(dāng)遇到 3 的倍數(shù)時(shí)，不打印相應(yīng)的數(shù)字，但打印一次 "Fizz"。遇到 5 的倍數(shù)時(shí)，打印 Buzz 而不是相應(yīng)的數(shù)字。對于同時(shí)為 3 和 5 的倍數(shù)的數(shù)，打印 FizzBuzz（提示：使用 switch 語句）。

練習(xí) 5.8 rectangle_stars.go

使用 * 符號打印寬為 20，高為 10 的矩形。

5.4.2 基于條件判斷的迭代

for 結(jié)構(gòu)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 循環(huán)），基本形式為：for 條件語句 {}。

您也可以認(rèn)為這是沒有初始化語句和修飾語句的 for 結(jié)構(gòu)，因此 ;; 便是多余的了。

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 無限循環(huán)

條件語句是可以被省略的，如 i:=0; ; i++ 或 for { } 或 for ;; { }（;; 會(huì)在使用 gofmt 時(shí)被移除）：這些循環(huán)的本質(zhì)就是無限循環(huán)。最后一個(gè)形式也可以被改寫為 for true { }，但一般情況下都會(huì)直接寫 for { }。

如果 for 循環(huán)的頭部沒有條件語句，那么就會(huì)認(rèn)為條件永遠(yuǎn)為 true，因此循環(huán)體內(nèi)必須有相關(guān)的條件判斷以確保會(huì)在某個(gè)時(shí)刻退出循環(huán)。

想要直接退出循環(huán)體，可以使用 break 語句（第 5.5 節(jié)）或 return 語句直接返回（第 6.1 節(jié)）。

但這兩者之間有所區(qū)別，break 只是退出當(dāng)前的循環(huán)體，而 return 語句提前對函數(shù)進(jìn)行返回，不會(huì)執(zhí)行后續(xù)的代碼。

無限循環(huán)的經(jīng)典應(yīng)用是服務(wù)器，用于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(jié)構(gòu)

這是 Go 特有的一種的迭代結(jié)構(gòu)，您會(huì)發(fā)現(xiàn)它在許多情況下都非常有用。它可以迭代任何一個(gè)集合（包括數(shù)組和 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(yīng)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(yīng)索引的值拷貝，因此它一般只具有只讀性質(zhì)，對它所做的任何修改都不會(huì)影響到集合中原有的值（譯者注：如果 val 為指針，則會(huì)產(chǎn)生指針的拷貝，依舊可以修改集合中的原值）。一個(gè)字符串是 Unicode 編碼的字符（或稱之為 rune）集合，因此您也可以用它迭代字符串：

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

每個(gè) rune 字符和索引在 for-range 循環(huán)中是一一對應(yīng)的。它能夠自動(dòng)根據(jù) UTF-8 規(guī)則識別 Unicode 編碼的字符。

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(jié)果和 Listing 5.7（for_string.go）進(jìn)行對比。

我們可以看到，常用英文字符使用 1 個(gè)字節(jié)表示，而漢字（譯者注：嚴(yán)格來說，“Chinese: 日本語”的Chinese應(yīng)該是Japanese）使用 3 個(gè)字符表示。

練習(xí) 5.9 以下程序的輸出結(jié)果是什么？

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 循環(huán)的輸出結(jié)果：

1.

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

2.

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

3.

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

4.

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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