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4.4 在 map 迭代过程中做出错误的假设

迭代 map 是误解和错误的常见来源，主要是因为开发人员做出了错误的假设。在这个例子中，我们将讨论两种不同的情况：

  • 排序
  • 迭代期间的 map 更新

本节将看到在迭代 map 时基于错误假设的两个常见错误。

4.4.1 排序

关于排序，我们应该了解 map 数据结构的一些基本行为：

  • 它不会按键对数据进行排序（ map 不是基于二叉树）。
  • 它不保留添加数据的顺序。例如，如果我们在对 B 之前插入对 A，我们不应该基于此插入顺序做出任何假设。

此外，在 map 上迭代时，我们根本不应该做出任何排序假设。让我们了解一下这句话的含义。

我们将考虑以下由四个桶组成的映射（元素代表键）：

后备数组点的每个索引都引用给定的存储桶。现在，让我们使用 range 循环遍历此映射并打印所有键：

for k := range m {
    fmt.Print(k)
}

我们提到键不是按键排序的。因此，我们不能指望这段代码打印 acdeyz。

同时，我们说 map 不保留插入顺序。因此，我们也不能指望这段代码打印 ayzcde。

然而，我们至少可以期望这段代码按照它们当前存储在 map 中的顺序打印键吗，aczdey？不，连这个都没有。在 Go 中，未指定 map 上的迭代顺序。此外，不能保证从一次 迭代到下一次迭代的顺序相同。我们应该牢记这些 map 的行为，以免我们的代码基于错误的假设。

我们可以通过运行前面的循环两次来确认所有这些语句：

zdyaec
czyade

正如我们所注意到的，从一个迭代到另一个迭代的顺序是不同的。

Note 虽然不能保证迭代顺序，但迭代分布并不均匀。这就是为什么官方 Go 规范声明迭代是未指定的，而不是随机的。

那么为什么 Go 有这样一种令人惊讶的方式来遍历 map 呢？这是语言设计者有意识的选择。他们希望添加某种形式的随机性，以确保开发人员在使用 map 时永远不会依赖任何排序假设。

因此，作为 Go 开发人员，我们不应该在迭代 map 时对排序做出假设。但是，请注意，使用标准库或外部包中的包可能会导致不同的行为。例如，当 encoding/json 包将映射编组为 JSON 时，它将按键的字母顺序对数据进行重新排序，而不管插入顺序如何。然而，这不是 Go map 本身的属性。如果需要排序，我们应该依赖其他数据结构，例如二进制 堆（GoDS库包含有用的数据结构实现）。

现在让我们来看第二个错误，它与在迭代 map 时更新 map 有关。

4.4.2 迭代过程中的 map 插入

在 Go 中，允许在迭代期间更新 map （插入或删除元素）；它不会导致编译或运行时错误。但是，在迭代期间在映射中添加条目时，我们应该考虑另一个方面。否则，可能会导致不确定的结果。

让我们检查以下在 map[int]bool 上迭代的示例。 如果对值是 true，我们将添加另一个元素。你能猜出这段代码的输出是什么吗？

m := map[int]bool{
        0: true,
        1: false,
        2: true,
}

for k, v := range m {
        if v {
                m[10+k] = true
        }
}

fmt.Println(m)

这段代码的结果是不可预测的。例如，如果我们多次运行此代码：

map[0:true 1:false 2:true 10:true 12:true 20:true 22:true 30:true]
map[0:true 1:false 2:true 10:true 12:true 20:true 22:true 30:true 32:true]
map[0:true 1:false 2:true 10:true 12:true 20:true]

为了理解原因，我们必须阅读 Go 规范在迭代期间出现新映射条目时的说明：

如果在迭代期间创建了映射条目，则它可能在迭代期间产生或被跳过。对于创建的每个条目以及从一个迭代到下一个迭代，选择可能会有所不同。-- Go 规范

因此，在迭代期间将元素添加到 map 时，它可能会在后续迭代期间产生，也可能不会。作为 Go 开发人员，我们没有任何方法来强制执行该行为。此外，它可能会因一次迭代而异，这就是为什么我们得到了三次不同的结果。

必须牢记这种行为，以确保我们的代码不会产生不可预测的输出。如果我们想在迭代时更新 map 并确保添加的条目不是迭代的一部分，一种解决方案是像这样处理 map 的副本：

m := map[int]bool{
            0: true,
            1: false,
            2: true,
}
m2 := copyMap(m)

for k, v := range m {
    m2[k] = v
    if v {
        m2[10+k] = true
    }
}

fmt.Println(m2)

在此示例中，我们将正在读取的 map 与正在更新的 map 分离。事实上，我们一直在迭代 m ，但更新是在 m2 上完成的。这个新版本创建了一个可预测和可重复的输出：

map[0:true 1:false 2:true 10:true 12:true]

总而言之，当我们使用 map 时，我们不应该依赖：

  • 通过键对数据进行排序
  • 插入顺序的保存
  • 确定性迭代顺序
  • 在迭代期间添加的元素将在此迭代期间产生的事实

牢记这些行为应该有助于我们避免基于错误假设的常见错误。

在下一节中，我们将看到在打破循环时经常犯的错误。