# 5.4 for 结构 如果想要重复执行某些语句，Go 语言中您只有 `for` 结构可以使用。不要小看它，这个 `for` 结构比其它语言中的更为灵活。 **注意事项** 其它许多语言中也没有发现和 do-while 完全对等的 `for` 结构，可能是因为这种需求并不是那么强烈。 ## 5.4.1 基于计数器的迭代 文件 for1.go 中演示了最简单的基于计数器的迭代，基本形式为： for 初始化语句; 条件语句; 修饰语句 {} 示例 5.6 [for1.go](examples/chapter_5/for1.go)： ```go package main import "fmt" func main() { for i := 0; i < 5; i++ { fmt.Printf("This is the %d iteration\n", i) } } ``` 输出： 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 由花括号括起来的代码块会被重复执行已知次数，该次数是根据计数器（此例为 `i`）决定的。循环开始前，会执行且仅会执行一次初始化语句 `i := 0;`；这比在循环之前声明更为简短。紧接着的是条件语句 `i < 5;`，在每次循环开始前都会进行判断，一旦判断结果为 `false`，则退出循环体。最后一部分为修饰语句 `i++`，一般用于增加或减少计数器。 这三部分组成的循环的头部，它们之间使用分号 `;` 相隔，但并不需要括号 `()` 将它们括起来。例如：`for (i = 0; i < 10; i++) { }`，这是无效的代码！ 同样的，左花括号 `{` 必须和 for 语句在同一行，计数器的生命周期在遇到右花括号 `}` 时便终止。一般习惯使用 i、j、z 或 ix 等较短的名称命名计数器。 特别注意，永远不要在循环体内修改计数器，这在任何语言中都是非常差的实践！ 您还可以在循环中同时使用多个计数器： ```go for i, j := 0, N; i < j; i, j = i+1, j-1 {} ``` 这得益于 Go 语言具有的平行赋值的特性（可以查看[第 7 章](07.0.md) [string_reverse.go](./examples/chapter_7/string_reverse.go) 中反转数组的示例）。 您可以将两个 for 循环嵌套起来： ```go for i:=0; i<5; i++ { for j:=0; j<10; j++ { println(j) } } ``` 如果您使用 for 循环迭代一个 Unicode 编码的字符串，会发生什么？ 示例 5.7 [for_string.go](examples/chapter_5/for_string.go)： ```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]) } } ``` 输出： 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: œ Character on position 5 is: ¬ Character on position 6 is: è Character on position 7 is: ª Character on position 8 is: ž 如果我们打印 `str` 和 `str2` 的长度，会分别得到 `27` 和 `9`。 由此我们可以发现，ASCII 编码的字符占用 1 个字节，既每个索引都指向不同的字符，而非 ASCII 编码的字符（占有 2 到 4 个字节）不能单纯地使用索引来判断是否为同一个字符。我们会在[第 5.4.4 节](05.4.md) 解决这个问题。 ### 练习题 **练习 5.4** [for_loop.go](exercises/chapter_5/for_loop.go) 1. 使用 `for` 结构创建一个简单的循环。要求循环 15 次然后使用 `fmt` 包来打印计数器的值。 2. 使用 `goto` 语句重写循环，要求不能使用 `for` 关键字。 **练习 5.5** [for_character.go](exercises/chapter_5/for_character.go) 创建一个程序，要求能够打印类似下面的结果（尾行达 25 个字符为止）： G GG GGG GGGG GGGGG GGGGGG 1. 使用 2 层嵌套 for 循环。 2. 仅用 1 层 for 循环以及字符串连接。 **练习 5.6** [bitwise_complement.go](exercises/chapter_5/bitwise_complement.go) 使用按位补码从 0 到 10，使用位表达式 `%b` 来格式化输出。 **练习 5.7** Fizz-Buzz 问题：[fizzbuzz.go](exercises/chapter_5/fizzbuzz.go) 写一个从 1 打印到 100 的程序，但是每当遇到 3 的倍数时，不打印相应的数字，但打印一次 "Fizz"。遇到 5 的倍数时，打印 `Buzz` 而不是相应的数字。对于同时为 3 和 5 的倍数的数，打印 `FizzBuzz`（提示：使用 switch 语句）。 **练习 5.8** [rectangle_stars.go](exercises/chapter_5/rectangle_stars.go) 使用 `*` 符号打印宽为 20，高为 10 的矩形。 ## 5.4.2 基于条件判断的迭代 for 结构的第二种形式是没有头部的条件判断迭代（类似其它语言中的 while 循环），基本形式为：`for 条件语句 {}`。 您也可以认为这是没有初始化语句和修饰语句的 for 结构，因此 `;;` 便是多余的了。 Listing 5.8 [for2.go](examples/chapter_5/for2.go)： ```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) } } ``` 输出： 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 无限循环 条件语句是可以被省略的，如 `i:=0; ; i++` 或 `for { }` 或 `for ;; { }`（`;;` 会在使用 gofmt 时被移除）：这些循环的本质就是无限循环。最后一个形式也可以被改写为 `for true { }`，但一般情况下都会直接写 `for { }`。 如果 for 循环的头部没有条件语句，那么就会认为条件永远为 true，因此循环体内必须有相关的条件判断以确保会在某个时刻退出循环。 想要直接退出循环体，可以使用 break 语句（第 5.5 节）或 return 语句直接返回（第 6.1 节）。 但这两者之间有所区别，break 只是退出当前的循环体，而 return 语句提前对函数进行返回，不会执行后续的代码。 无限循环的经典应用是服务器，用于不断等待和接受新的请求。 ```go for t, err = p.Token(); err == nil; t, err = p.Token() { ... } ``` ## 5.4.4 for-range 结构 这是 Go 特有的一种的迭代结构，您会发现它在许多情况下都非常有用。它可以迭代任何一个集合（包括数组和 `map`，详见第 [7](07.0.md) 和 [8](08.0.md) 章）。语法上很类似其它语言中的 foreach 语句，但您依旧可以获得每次迭代所对应的索引。一般形式为：`for ix, val := range coll { }`。 要注意的是，`val` 始终为集合中对应索引的值拷贝，因此它一般只具有只读性质，对它所做的任何修改都不会影响到集合中原有的值（**译者注：如果 `val` 为指针，则会产生指针的拷贝，依旧可以修改集合中的原值**）。一个字符串是 Unicode 编码的字符（或称之为 `rune`）集合，因此您也可以用它迭代字符串： ```go for pos, char := range str { ... } ``` 每个 `rune` 字符和索引在 for-range 循环中是一一对应的。它能够自动根据 UTF-8 规则识别 Unicode 编码的字符。 示例 5.9 [range_string.go](examples/chapter_5/range_string.go)： ```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))) } } ``` 输出： ``` 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 ``` 请将输出结果和 Listing 5.7（[for_string.go](examples/chapter_5/for_string.go)）进行对比。 我们可以看到，常用英文字符使用 1 个字节表示，而汉字（**译者注：严格来说，“Chinese: 日本語”的 Chinese 应该是 Japanese**）使用 3 个字符表示。 **练习 5.9** 以下程序的输出结果是什么？ ```go for i := 0; i < 5; i++ { var v int fmt.Printf("%d ", v) v = 5 } ``` **问题 5.2：** 请描述以下 for 循环的输出结果： 1. ```go for i := 0; ; i++ { fmt.Println("Value of i is now:", i) } ``` 2. ```go for i := 0; i < 3; { fmt.Println("Value of i:", i) } ``` 3. ```go s := "" for ; s != "aaaaa"; { fmt.Println("Value of s:", s) s = s + "a" } ``` 4. ```go 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) } ``` ## 链接 - [目录](directory.md) - 上一节：[switch 结构](05.3.md) - 下一节：[Break 与 continue](05.5.md)