Go语言核心36讲(Go语言进阶技术十二)--学习笔记

发布于 2021-11-04 14:49 ，所属分类：软件编程学习资料

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学习分享丨作者 / 郑子铭

这是CloudNativeNB gongzhong号的第10篇原创文章

18 | if语句、for语句和switch语句

现在，让我们暂时走下神坛，回归民间。我今天要讲的if语句、for语句和switch语句都属于 Go 语言的基本流程控制语句。它们的语法看起来很朴素，但实际上也会有一些使用技巧和注意事项。我在本篇文章中会以一系列面试题为线索，为你讲述它们的用法。

那么，今天的问题是：使用携带range子句的for语句时需要注意哪些细节？这是一个比较笼统的问题。我还是通过编程题来讲解吧。

本问题中的代码都被放在了命令源码文件 demo41.go 的main函数中的。为了专注问题本身，本篇文章中展示的编程题会省略掉一部分代码包声明语句、代码包导入语句和main函数本身的声明部分。

numbers1 := []int{1, 2, 3, 4, 5, 6}
for i := range numbers1 {
  if i == 3 {
    numbers1[i] |= i
  }
}
fmt.Println(numbers1)

我先声明了一个元素类型为int的切片类型的变量numbers1，在该切片中有 6 个元素值，分别是从1到6的整数。我用一条携带range子句的for语句去迭代numbers1变量中的所有元素值。

在这条for语句中，只有一个迭代变量i。我在每次迭代时，都会先去判断i的值是否等于3，如果结果为true，那么就让numbers1的第i个元素值与i本身做按位或的操作，再把操作结果作为numbers1的新的第i个元素值。最后我会打印出numbers1的值。

所以具体的问题就是，这段代码执行后会打印出什么内容？

这里的典型回答是：打印的内容会是[1 2 3 7 5 6]。

问题解析

你心算得到的答案是这样吗？让我们一起来复现一下这个计算过程。

当for语句被执行的时候，在range关键字右边的numbers1会先被求值。

这个位置上的代码被称为range表达式。range表达式的结果值可以是数组、数组的指针、切片、字符串、字典或者允许接收操作的通道中的某一个，并且结果值只能有一个。

对于不同种类的range表达式结果值，for语句的迭代变量的数量可以有所不同。

就拿我们这里的numbers1来说，它是一个切片，那么迭代变量就可以有两个，右边的迭代变量代表当次迭代对应的某一个元素值，而左边的迭代变量则代表该元素值在切片中的索引值。

那么，如果像本题代码中的for语句那样，只有一个迭代变量的情况意味着什么呢？这意味着，该迭代变量只会代表当次迭代对应的元素值的索引值。

更宽泛地讲，当只有一个迭代变量的时候，数组、数组的指针、切片和字符串的元素值都是无处安放的，我们只能拿到按照从小到大顺序给出的一个个索引值。

因此，这里的迭代变量i的值会依次是从0到5的整数。当i的值等于3的时候，与之对应的是切片中的第 4 个元素值4。对4和3进行按位或操作得到的结果是7。这就是答案中的第 4 个整数是7的原因了。

现在，我稍稍修改一下上面的代码。我们再来估算一下打印内容。

numbers2 := [...]int{1, 2, 3, 4, 5, 6}
maxIndex2 := len(numbers2) - 1
for i, e := range numbers2 {
  if i == maxIndex2 {
    numbers2[0] += e
  } else {
    numbers2[i+1] += e
  }
}
fmt.Println(numbers2)

注意，我把迭代的对象换成了numbers2。numbers2中的元素值同样是从1到6的 6 个整数，并且元素类型同样是int，但它是一个数组而不是一个切片。

在for语句中，我总是会对紧挨在当次迭代对应的元素后边的那个元素，进行重新赋值，新的值会是这两个元素的值之和。当迭代到最后一个元素时，我会把此range表达式结果值中的第一个元素值，替换为它的原值与最后一个元素值的和，最后，我会打印出numbers2的值。

对于这段代码，我的问题依旧是：打印的内容会是什么？你可以先思考一下。

好了，我要公布答案了。打印的内容会是[7 3 5 7 9 11]。我先来重现一下计算过程。当for语句被执行的时候，在range关键字右边的numbers2会先被求值。

这里需要注意两点：

1、range表达式只会在for语句开始执行时被求值一次，无论后边会有多少次迭代；

2、range表达式的求值结果会被复制，也就是说，被迭代的对象是range表达式结果值的副本而不是原值。

基于这两个规则，我们接着往下看。在第一次迭代时，我改变的是numbers2的第二个元素的值，新值为3，也就是1和2之和。

但是，被迭代的对象的第二个元素却没有任何改变，毕竟它与numbers2已经是毫不相关的两个数组了。因此，在第二次迭代时，我会把numbers2的第三个元素的值修改为5，即被迭代对象的第二个元素值2和第三个元素值3的和。

以此类推，之后的numbers2的元素值依次会是7、9和11。当迭代到最后一个元素时，我会把numbers2的第一个元素的值修改为1和6之和。

好了，现在该你操刀了。你需要把numbers2的值由一个数组改成一个切片，其中的元素值都不要变。为了避免混淆，你还要把这个切片值赋给变量numbers3，并且把后边代码中所有的numbers2都改为numbers3。

问题是不变的，执行这段修改版的代码后打印的内容会是什么呢？如果你实在估算不出来，可以先实际执行一下，然后再尝试解释看到的答案。提示一下，切片与数组是不同的，前者是引用类型的，而后者是值类型的。

我们可以先接着讨论后边的内容，但是我强烈建议你一定要回来，再看看我留给你的这个问题，认真地思考和计算一下。

知识扩展

问题 1：switch语句中的switch表达式和case表达式之间有着怎样的联系？

先来看一段代码。

value1 := [...]int8{0, 1, 2, 3, 4, 5, 6}
switch 1 + 3 {
case value1[0], value1[1]:
  fmt.Println("0 or 1")
case value1[2], value1[3]:
  fmt.Println("2 or 3")
case value1[4], value1[5], value1[6]:
  fmt.Println("4 or 5 or 6")
}

我先声明了一个数组类型的变量value1，该变量的元素类型是int8。在后边的switch语句中，被夹在switch关键字和左花括号{之间的是1 + 3，这个位置上的代码被称为switch表达式。这个switch语句还包含了三个case子句，而每个case子句又各包含了一个case表达式和一条打印语句。

所谓的case表达式一般由case关键字和一个表达式列表组成，表达式列表中的多个表达式之间需要有英文逗号,分割，比如，上面代码中的case value1[0], value1[1]就是一个case表达式，其中的两个子表达式都是由索引表达式表示的。

另外的两个case表达式分别是case value1[2], value1[3]和case value1[4], value1[5], value1[6]。

此外，在这里的每个case子句中的那些打印语句，会分别打印出不同的内容，这些内容用于表示case子句被选中的原因，比如，打印内容0 or 1表示当前case子句被选中是因为switch表达式的结果值等于0或1中的某一个。另外两条打印语句会分别打印出2 or 3和4 or 5 or 6。

现在问题来了，拥有这样三个case表达式的switch语句可以成功通过编译吗？如果不可以，原因是什么？如果可以，那么该switch语句被执行后会打印出什么内容。

我刚才说过，只要switch表达式的结果值与某个case表达式中的任意一个子表达式的结果值相等，该case表达式所属的case子句就会被选中。

并且，一旦某个case子句被选中，其中的附带在case表达式后边的那些语句就会被执行。与此同时，其他的所有case子句都会被忽略。

当然了，如果被选中的case子句附带的语句列表中包含了fallthrough语句，那么紧挨在它下边的那个case子句附带的语句也会被执行。

正因为存在上述判断相等的操作（以下简称判等操作），switch语句对switch表达式的结果类型，以及各个case表达式中子表达式的结果类型都是有要求的。毕竟，在 Go 语言中，只有类型相同的值之间才有可能被允许进行判等操作。

如果switch表达式的结果值是无类型的常量，比如1 + 3的求值结果就是无类型的常量4，那么这个常量会被自动地转换为此种常量的默认类型的值，比如整数4的默认类型是int，又比如浮点数3.14的默认类型是float64。

因此，由于上述代码中的switch表达式的结果类型是int，而那些case表达式中子表达式的结果类型却是int8，它们的类型并不相同，所以这条switch语句是无法通过编译的。

再来看一段很类似的代码：

value2 := [...]int8{0, 1, 2, 3, 4, 5, 6}
switch value2[4] {
case 0, 1:
  fmt.Println("0 or 1")
case 2, 3:
  fmt.Println("2 or 3")
case 4, 5, 6:
  fmt.Println("4 or 5 or 6")
}

其中的变量value2与value1的值是完全相同的。但不同的是，我把switch表达式换成了value2[4]，并把下边那三个case表达式分别换为了case 0, 1、case 2, 3和case 4, 5, 6。

如此一来，switch表达式的结果值是int8类型的，而那些case表达式中子表达式的结果值却是无类型的常量了。这与之前的情况恰恰相反。那么，这样的switch语句可以通过编译吗？

答案是肯定的。因为，如果case表达式中子表达式的结果值是无类型的常量，那么它的类型会被自动地转换为switch表达式的结果类型，又由于上述那几个整数都可以被转换为int8类型的值，所以对这些表达式的结果值进行判等操作是没有问题的。

当然了，如果这里说的自动转换没能成功，那么switch语句照样通不过编译。

通过上面这两道题，你应该可以搞清楚switch表达式和case表达式之间的联系了。由于需要进行判等操作，所以前者和后者中的子表达式的结果类型需要相同。

switch语句会进行有限的类型转换，但肯定不能保证这种转换可以统一它们的类型。还要注意，如果这些表达式的结果类型有某个接口类型，那么一定要小心检查它们的动态值是否都具有可比性（或者说是否允许判等操作）。

因为，如果答案是否定的，虽然不会造成编译错误，但是后果会更加严重：引发 panic（也就是运行时恐慌）。

问题 2：switch语句对它的case表达式有哪些约束？

我在上一个问题的阐述中还重点表达了一点，不知你注意到了没有，那就是：switch语句在case子句的选择上是具有唯一性的。

正因为如此，switch语句不允许case表达式中的子表达式结果值存在相等的情况，不论这些结果值相等的子表达式，是否存在于不同的case表达式中，都会是这样的结果。具体请看这段代码：

value3 := [...]int8{0, 1, 2, 3, 4, 5, 6}
switch value3[4] {
case 0, 1, 2:
  fmt.Println("0 or 1 or 2")
case 2, 3, 4:
  fmt.Println("2 or 3 or 4")
case 4, 5, 6:
  fmt.Println("4 or 5 or 6")
}

变量value3的值同value1，依然是由从0到6的 7 个整数组成的数组，元素类型是int8。switch表达式是value3[4]，三个case表达式分别是case 0, 1, 2、case 2, 3, 4和case 4, 5, 6。

由于在这三个case表达式中存在结果值相等的子表达式，所以这个switch语句无法通过编译。不过，好在这个约束本身还有个约束，那就是只针对结果值为常量的子表达式。

比如，子表达式1+1和2不能同时出现，1+3和4也不能同时出现。有了这个约束的约束，我们就可以想办法绕过这个对子表达式的限制了。再看一段代码：

value5 := [...]int8{0, 1, 2, 3, 4, 5, 6}
switch value5[4] {
case value5[0], value5[1], value5[2]:
  fmt.Println("0 or 1 or 2")
case value5[2], value5[3], value5[4]:
  fmt.Println("2 or 3 or 4")
case value5[4], value5[5], value5[6]:
  fmt.Println("4 or 5 or 6")
}

变量名换成了value5，但这不是重点。重点是，我把case表达式中的常量都换成了诸如value5[0]这样的索引表达式。

虽然第一个case表达式和第二个case表达式都包含了value5[2]，并且第二个case表达式和第三个case表达式都包含了value5[4]，但这已经不是问题了。这条switch语句可以成功通过编译。

不过，这种绕过方式对用于类型判断的switch语句（以下简称为类型switch语句）就无效了。因为类型switch语句中的case表达式的子表达式，都必须直接由类型字面量表示，而无法通过间接的方式表示。代码如下：

value6 := interface{}(byte(127))
switch t := value6.(type) {
case uint8, uint16:
  fmt.Println("uint8 or uint16")
case byte:
  fmt.Printf("byte")
default:
  fmt.Printf("unsupported type: %T", t)
}