Go for 循环有时候真的很坑。。。

不知道有多少 Go 的面试题和泄露，都和 for 循环有关。今天我在周末认真一看，发现了 redefining for loop variable semantics[1] ，看来大家踩到的坑都是一样的。

著名的硬核大佬 Russ Cox 表示他一直在研究这个问题，表示十年的经验表明了当前语义的代价是很大的，得动一动，看看能不能打破兼容性原则。

想了下之前 Go modules 的事情，我真怕他一口气就把这塔给推了...

问题

案例一

在 Go 语言中，我们写 for 语句时有时会出现运行和猜想的结果不一致。例如以下第一个案例的代码：

var all []*Item
for _, item := range items {
 all = append(all, &item)
}

这段代码有问题吗？变量 all 内的 item 变量，存储进去的是什么？是每次循环的 item 值，每次都不一样，对吗？

实际上在 for 循环时，每次存入变量 all 的都是相同的 item，也就是最后一个循环的 item 值。这是 Go 面试里经常出现的题目，结合 goroutine 更风骚，毕竟还会存在乱序执行等问题。

如果你想解决这个问题，就需要把程序改写成如下：

var all []*Item
for _, item := range items {
 item := item
 all = append(all, &item)
}

要重新声明一个局部变量 item 变量，把 for 循环的 item 变量给存储下来，再追加进去。

案例二

接下来是第二个案例的代码：

var prints []func()
for _, v := range []int{1, 2, 3} {
 prints = append(prints, func() { fmt.Println(v) })
}
for _, print := range prints {
 print()
}

这段程序的输出结果是什么？没有 & 取地址符，是输出 1，2，3 吗？

结果程序一运行，输出结果是 3，3，3。这又是为什么？

问题的重点之一：关注到闭包函数，实际上所有闭包都打印的是相同的 v，也就是输出 3，原因是在 for 循环结束后，最后 v 的值被设置为了 3，仅此而已。

如果想要达到预期的效果，依然是使用万能的再赋值。改写后的代码如下：

for _, v := range []int{1, 2, 3} {
  v := v
  prints = append(prints, func() { fmt.Println(v) })
 }

增加 v := v 语句，程序输出结果为 1，2，3。仔细翻翻你写过的 Go 工程，是不是都很熟悉？就这改造方法，赢了。

尤其是配合上 Goroutine 的写法，很多同学会更容易在此翻车。

解决方案

修复思路

实际上 Go 核心团队在内部和社区已经讨论过许久，希望重新定义 for 循环的语义。要达到的目的是：使循环变量每次迭代而不是每次循环。

解决的办法是：在每个迭代变量 x 的每个循环体开头，加一个隐式的再赋值，也就是 x := x，就能够解决上述程序中所隐含的坑。

和我们现在做的一样，只不过我们是自己手动加的，Go 团队做的是希望在编译器内隐式处理。

让用户自己决定

比较尴尬的是 Go 团队在 Proposal: Go 2 transition[2] 中明确禁止重新定义语言的语义，所以 rsc 不能直接这么干。

因此 rsc 打算开个新坑，希望将会由用户自己决定控制这个 “破坏”，方式将会是根据每个 modules 的 go.mod 文件中的 go 行（版本声明）来决定语义。

例如，如果是在 Go1.30 对本文讨论的 for 循环将循环变量改为迭代，那么在 go.mod 文件中的 go 版本声明是将是一个关键的开关。

如下图示：

像上图的配置，Go 1.30 或更高版本将会每次迭代变量，而早期 Go 版本的将每次循环变量，也就是 go.mod 的 Go 版本控制了新特性的语义，不同 modules 都可能会因此不一样。

如此一来上述提到的 for 循环问题都会在一定范围内被解决。

总结

for 循环时的变量问题，一直是各大 Go 考官爱考的题目，也确实在实际编程 Go 代码时会遇到这类坑。

虽然 rsc 希望在 go.mod 文件上开创先河，利用 go 版本的声明，去修改语义（不允许添加和删除）。这无疑是给 Go1 兼容性保障开了一个后门。

如果实施，本次变更会导致 Go 的前后版本语义有所不同。还不如变成一个 go.mod 文件的一个语义开关，一变全变，否则这种变一些不变一些的，会给问题排查和理解上带来不少的成本。

这显然是一个很折腾人的思考题。

参考资料

[1]redefining for loop variable semantics: https://github.com/golang/go/discussions/56010

[2]Proposal: Go 2 transition: https://github.com/golang/proposal/blob/master/design/28221-go2-transitions.md#language-changes

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