Golang-for 和 range 的性能比较

齐思淼

2023-12-01

1. go语言中的range

1.1 array

words := []string{"Go", "语言", "高性能", "编程"}
for i, s := range words {
    words = append(words, "test")
    fmt.Println(i, s)
}

/*结果
0 Go
1 语言
2 高性能
3 编程
*/

变量 words 在循环开始前，仅会计算一次，如果在循环中修改切片的长度不会改变本次循环的次数。所以上面例子中的“test”将不会在本次循环中进行输出。
迭代过程中，每次迭代的下标和值被赋值给变量 i 和 s，第二个参数 s 是可选的。
针对 nil 切片，迭代次数为 0。

除此之外，range 还有另一种只遍历下标的写法，这种写法与 for 几乎没什么差异了。

for i := range words {
	fmt.Println(i, words[i])
} //该方法仅仅只遍历输出下标

/*结果
0 Go
1 语言
2 高性能
3 编程
*/

1.2 map

m := map[string]int{
    "one":   1,
    "two":   2,
    "three": 3,
}
for k, v := range m {
    delete(m, "two")
    m["four"] = 4
    fmt.Printf("%v: %v\n", k, v)
}

/*结果
one: 1
four: 4
three: 3
*/

和切片不同的是，迭代过程中，删除还未迭代到的键值对，则该键值对不会被迭代。
在迭代过程中，如果创建新的键值对，那么新增键值对，可能被迭代，也可能不会被迭代。
针对 nil 字典，迭代次数为 0

1.3 channel 信道

ch := make(chan string)
go func() {
    ch <- "Go"
    ch <- "语言"
    ch <- "高性能"
    ch <- "编程"
    close(ch)
}()
for n := range ch {
    fmt.Println(n)
}

/*结果
GO
语言
高性能
编程
*/

发送给信道(channel) 的值可以使用 for 循环迭代，直到信道被关闭。
如果是 nil 信道，循环将永远阻塞。

2. for和range性能大比拼

2.1 切片[]int

通过benchmark对for和range进行测试，遍历 []int 类型的切片，for 与 range 性能几乎没有区别。

2.2 切片[]struct

仅遍历下标的情况下，for 和 range 的性能几乎是一样的。
而同时遍历下标和值时，for 的性能大约是 range 的 2000 倍。

2.3 []int 和 []struct{} 的性能差异

与 for 不同的是，range 对每个迭代值都创建了一个拷贝。因此如果每次迭代的值内存占用很小的情况下，for 和 range 的性能几乎没有差异，但是如果每个迭代值内存占用很大，这种情况下差距就非常明显了。我们可以用以下例子来证明range迭代时返回的是拷贝，而并非元素本身。

persons := []struct{ no int }{{no: 1}, {no: 2}, {no: 3}}
for _, s := range persons {
    s.no += 10
}
for i := 0; i < len(persons); i++ {
    persons[i].no += 100
}
fmt.Println(persons) 
//结果： [{101} {102} {103}]

persons是一个长度为 3 的切片，每个元素是一个结构体。
使用 range 迭代时，试图将每个结构体的 no 字段增加 10，但修改无效，因为 range 返回的是拷贝。
使用 for 迭代时，返回的是元素本身，将每个结构体的 no 字段增加 100，修改有效。

3 总结

range 在迭代过程中返回的是迭代值的拷贝，如果每次迭代的元素的内存占用很低，那么 for 和 range 的性能几乎是一样，例如 []int。但是如果迭代的元素内存占用较高，例如一个包含很多属性的 struct 结构体，那么 for 的性能将显著地高于 range，有时候甚至会有上千倍的性能差异。对于这种场景，建议使用 for，如果使用 range，建议只迭代下标，通过下标访问迭代值，这种使用方式和 for 就没有区别了。如果想使用 range 同时迭代下标和值，则需要将切片/数组的元素改为指针，因为指针占用内存很少，所以对性能影响不大。