4.3 for语句
Go作为C语言家族中的一员，同时使用for循环语句。不同之处在于，在Go中for是唯一的循环语句关键字。Go使用4种不同的for形式实现不同的循环场景：
- C风格的
for语句 - 有条件的
for语句 - 无限循环的
for语句 for-range语句
4.3.1 使用标准形式
首先我们将看到最为熟悉的for声明，这样的声明形式在C、Java和JavaScript中都是十分相似的，见示例4-8。
示例4-8：for语句的标准形式
以上代码依次打印数字0～9。
与if语句一样，for语句不需要在条件表达式中使用小括号。for语句由三部分组成，每个部分由分号分隔。
第一部分是初始化语句，设置在for循环中使用的一个或多个变量。在初始化语句中有两点值得牢记：第一，必须使用:=来初始化变量（不能使用var）；第二，就像if语句一样，这里的变量会被覆盖。
第二部分是条件比较语句。这里必须是一个表达式，表达式的结果必须是一个bool类型。每次循环体运行之前、初始化之后以及每次循环体执行结束之后都会执行比较的判定。如果表达式的结果是true，那么循环就执行，反之就退出循环体。
最后一部分是标准for语句的增量语句。这个增量通常使用i++。每次循环体执行结束之后，判定比较条件之前都会执行增量语句。
4.3.2 使用条件比较
Go允许在for语句中省去初始化语句和增量语句。这样的for语句在功能上类似于C、Java、JavaScript、Python、Ruby等语言中的while语句。参见示例4-9。
示例4-9：for语句的条件比较
4.3.3 使用无限循环
第三种for语句移除了条件比较语句。这样的for循环会无限循环。如果你在1980年就开始学习编程，那么极有可能了解在BASIC下无限循环打印“HELLO”的经历：
我们用Go实现了同样的版本，在本地或者在The Go Playground（https://oreil.ly/whOi-）中执行示例4-10的代码。
示例4-10：无限循环
运行代码会在屏幕上打印出成千上万的Hello：
打印会一直持续，直到按下快捷键Ctrl-C强行退出程序。
如果在The Go Playground上运行，可能几秒后就被会强行终止，这是因为在The Go Playground上有一些运行代码的限制。
4.3.4 break和continue
如何不使用键盘或者关闭计算机而退出无限for循环呢？这就是break的作用，与其他语言中的break一样，它可以立即退出循环。break可以在任何形式的for语句中使用，包括无限循环的for语句。
Go语言中没有与Java、C和JavaScript的do等效的关键字，如果希望至少迭代一次，最简洁的方式就是在无限循环中使用if语句退出循环。在Java代码中，这样使用do/while循环：
Go版本的代码如下所示：
需要注意，这里使用!来否定当前的条件判定。因为Go代码指定如何可以退出循环，而Java代码指定如何可以继续循环。
Go同样有continue关键字，使用它可以跳过整个for循环体中当前循环的剩余部分以直接执行下一个循环。不过continue语句并不是必需的，例如示例4-11中的代码。
示例4-11：混乱的代码
在Go语言中鼓励使用简短的if语句块，将判断条件尽量左对齐。因为嵌套多层的代码可读性很差。使用continue语句（如示例4-12）可以极大地改善代码的可读性。
示例4-12：使用continue增强代码的可读性
正如你看到的，在多个if语句中使用continue替换if-else语句链后，大大改善了条件判断语句的结构，提高了代码的可读性。
4.3.5 使用for-range
第4种for语句用于在Go的某些内置类型中迭代元素，它被称为for-range循环，类似于其他语言中的迭代器（iterator）。在本节中，我们将了解如何使用for-range循环遍历字符串、数组、切片和映射。在第10章介绍channel（通道）时，我们将学习如何使用for-range循环读取channel的数据。
for-range循环语句只能迭代内置的复合类型和基于复合类型的自定义类型。
首先我们来看看使用for-range循环的切片，可以在The Go Playground（https://oreil.ly/XwuTL）中直接执行示例4-13的代码。
示例4-13：for-range循环
结果如下所示：
for-range循环有趣的地方在于它有两个变量。第一个变量是数据在整个被迭代数据中的位置，第二个变量是该位置的值。这两个循环变量的惯用名取决于被循环的对象。当循环遍历数组、切片或字符串时，通常使用i表示索引。当遍历映射时，则使用k（key的首字母）表示索引。
第二个变量通常称为v（value的首字母），但有时会根据迭代值的类型来命名。当然，你也可以使用任何你喜欢的名称命名这些变量。如果循环体中只有几条语句，那么单字母变量名就可以很好地工作。如果循环体中有较长的（或嵌套的）代码，则需要使用更具描述性的名称[1]。
如果在for-range循环中不需要使用键的变量怎么办？要知道，Go语言不允许存在声明但不使用的变量，这条规则也适用于for循环语句中声明的变量。如果不需要访问该键，可以使用下划线作为变量名。这样就可以忽略此变量。让我们重写切片范围代码，不打印出位置。可以在The Go Playground（https://oreil.ly/2fO12）上直接运行示例4-14的代码。
示例4-14：忽略索引变量
结果如下所示：
任何情况下如果有返回值而你想忽略该返回值时，都可以使用下划线忽略该值。在第5章讨论函数和在第9章讨论包时，我们将再次看到使用下划线（underscore）模式。
如果不需要使用迭代变量的每个值，仅希望使用索引或者键怎么办？此时，Go语言允许我们直接忽略第二个变量，代码如下：
这样的情况经常出现在迭代映射类型的集合时，迭代器只使用键，此时值不重要[2]。不过，在遍历数组或切片时，也可以不使用该值。因为迭代线性数据或者集合数据通常是为了访问数据，而修改数据的情况很少见，如果你发现自己一边循环一边修改数组或切片，那么很有可能是使用了不合适的数据结构，可以考虑重构。
我们在第10章介绍通道时，也会看到for-range迭代只返回一个值的情况。
迭代映射类型
对于for-range循环如何遍历映射有一些有趣的事情。在The Go Playground（https://oreil.ly/VplnA）上运行示例4-15中的代码。
示例4-15：无序的迭代
编译和运行上面这段代码，你会发现每次的输出都不一样，以下是其中一种情况：
映射类型打印键-值对有时候顺序一样，有时候却不一样。这实际上是为了数据访问的安全性。Go语言在较早的版本里[3]，迭代一个映射类型变量的顺序通常和插入数据时的顺序是一样的。这就导致了两个问题：
- 我们迭代映射类型时，它并不是被顺序访问的，这样编写代码会导致不可预期的错误。
- 如果映射类型的哈希值每次都是一样的值，那么当我们知道某个服务器存储了一些映射类型的数据时，可以通过发送一些精心设计的数据来进行哈希碰撞的DoS攻击，其结果是所有的键都映射到同一个桶里[4]。
为了解决这两个问题，Go官方在映射的实现中做了两个大的改进。第一个是改进映射类型的哈希算法，使其包含一个随机数，该随机数在每次创建映射变量时生成。第二个是每次循环映射时，映射上的for-range迭代的顺序都有一点变化。这两个改进使得哈希碰撞攻击变得十分困难。
但是也有例外。为了调试程序，在查看映射类型的变量时，使用打印函数（如fmt.Println）会一直以键为升序打印映射变量。
迭代字符串
如前所述，字符串也可以被for-range迭代。接下来我们在The Go Playground（https://oreil.ly/C3LRy）上直接运行示例4-16的代码。
示例4-16：迭代字符串
迭代单词“hello”的输出如下所示：
第一列是索引，第二列是字母的Unicode编码数值，第三列是将字母的Unicode编码数值转换成的字符串。
迭代单词“apple_π!”的输出如下所示：
为什么会是这样的输出呢？有两点值得注意。第一，在第一列中跳过了索引7。第二，索引6的值是960，这远远大于一个字节的长度，但是在第3章中我们介绍过字符串是由字节组成的，这是为什么呢？
我们看到的是使用for-range循环遍历字符串时的特殊行为。它遍历字符，而不是字节。每当for-range循环遇到字符串中的多字节字符时，它将UTF-8表示形式转换为单个32位数字并将其赋值给该值。偏移量按字符中的字节数递增。如果for-range循环遇到不是有效UTF-8值的字节，则会返回Unicode的字符（十六进制值0xfffd）[5]。
注意，使用for-range迭代字符串时，键是从字符串开始的字节位数，但是值却是字符[6]。
for-range的值是副本
从以上的for-range示例不难看出，每次for-range循环遍历复合类型时，都会将值从复合类型中复制到值变量中，修改值变量不会导致复合类型中的数据变更。示例4-17展示一个小例子，你可以在The Go Playground（https://oreil.ly/ShwR0）中直接运行代码。
示例4-17：原值不会被修改
输出如下所示：
这种行为是有内在含义的，在第10章介绍goroutine时，我们将会看到在for-range循环中启动多个goroutine，如果没有正确地将索引和值传给goroutine，就会导致程序执行错误。
与for循环一样，在for-range循环中也能使用break和continue。
4.3.6 for语句的标签
默认情况下，break和continue关键字都在for循环内使用。如果遇到嵌套的for循环，并且希望退出或跳过嵌套循环最外部时该怎么办？让我们来看一个例子。我们将修改前面的字符串迭代程序示例，使它在字符串碰到字母“l”时停止遍历字符串。你可以在The Go Playground（https://oreil.ly/ToDkq）上运行示例4-18中的代码。
示例4-18：标签
注意，标签outer被go-fmt（格式化代码的工具）缩进到与函数相同的位置。标签总是缩进到与代码块的大括号相同的位置，因为这样可以让标签更容易被注意到。运行程序会得到以下输出：
嵌套带有标签的for循环很少见。在实现一些算法时通常会遇到，其伪代码如下：
4.3.7 for语句最佳实践
现在我们已经介绍了for语句的所有形式，如此选择是个需要思考的问题。大多数情况下使用for-range格式，遍历字符串的最佳方法就是for-range循环，因为它正确地返回字符而不是字节。遍历切片和映射时for-range循环也非常实用，我们将在第10章中看到，通道也可以原生地与for-range一起工作。
当迭代一个内置复合类型实例中的所有内容时，推荐使用for-range循环。它可以有效简化在使用数组、切片或映射时的代码，所以不必使用其他形式的for循环[7]。
那么什么时候应该使用完整的for循环呢？最好的场景就是迭代不需要从第一个元素开始直至最后一个元素。虽然也可以在for-range循环中使用if、continue和break的组合达到同样的目的，但标准的for循环更清晰地标记了循环的开始和结束情况。比较下面两个代码片段，它们都从数组中倒数第二个元素进行遍历。首先是for-range循环：
下面是标准for循环的代码：
显而易见，标准的for循环其代码更简短，可读性更强。
此模式无法跳过字符串的开头。因为标准的for循环不能正确处理多字节字符[8]，如果需要跳过字符串中的一些字符，建议使用一个for-range循环。
其他两个for语句格式的使用频率较低。比如，使用条件比较的for循环与它所替代的while循环一样，只有在基于计算值进行循环时才比较有用。
无限for循环在特定场景中比较有用。单循环体的某个地方应该有break的条件，因为很少需要永远循环。真实程序应该在一定范围内限制循环，并在操作不能完成时优雅地退出。如前所述，可以将无限for循环与if语句结合使用，以模拟do语句。无限for循环也被用来实现某些版本的迭代器模式，详见11.1节。
[1]对于简单逻辑，可以使用k和i；对于较长和逻辑复杂的代码，建议使用更有描述性的名称，如for i，item := range items，迭代变量为复数名，值为单数，这样的代码描述性更强。
[2]因为迭代映射类型时，可以通过键来访问值。
[3]Go 1.0后将映射迭代改进为了无序的。
[4]哈希碰撞攻击会导致所有的键都映射到一个桶里，在这种情况下，当有新数据插入时，整个哈希查找非常缓慢，服务器的CPU利用率就会飙升。
[5]简单地说，Unicode是字符集，UTF-8是编码规则，Unicode字符集为每个字符分配一个码位，UTF-8顾名思义是一套以8位为一个编码单位的可变长编码，会将一个码位编码为1～4个字节。最早计算机使用ASCII编码，但是随着计算机的普及，它不足以表示世界上各种语言甚至基本符号的编码，后来为了统一字符的编码，就有了Unicode编码。
[6]这就是为什么打印“apple_π!”时索引跳过了7，因为“π”占用了2个字节，所以在索引为6的数据后的下一排是索引8的数据。
[7]for循环需要使用变量i，并判断i的长度，递增或者递减i。
[8]前面的“apple_π!”中的“π”占用索引6、索引7位置的两个字节，所以在for循环中当索引循环到6、7时，无法知道这两个字节实际是一个字符。