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Go中迭代器模式如何手写_Go迭代器模式集合遍历方案

P粉602998670

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发布时间:2026-02-01 13:21:12

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来源于php中文网

原创

Go中无内置迭代器接口,需手动定义结构体或闭包模拟Next/Value/Done行为;闭包方式轻量但不可重置,自定义集合宜用方法封装;仅当需保持状态或脱离range线性模型时才应手写。

go中迭代器模式如何手写_go迭代器模式集合遍历方案

Go 里没有内置迭代器接口,得自己定义 Iterator 类型

Go 语言不提供类似 Java 的 Iterator 接口或 Python 的 __iter__ 协议,所以“手写迭代器”本质是定义一个结构体 + 方法组合,模拟“可移动、可取值、可判断结束”的行为。关键不是继承某个接口,而是约定一组方法名和语义,比如 Next()Value()Done()(或 HasNext())。

常见错误是直接返回 []Tchan T 就自称“迭代器”——前者是一次性拷贝,后者无法回退、不可重复遍历,也不支持状态控制(如跳过、重置)。真正手写的迭代器应封装状态(当前索引、游标、缓存等)。

  • Next() 负责推进内部状态,返回是否还有下一个元素
  • Value() 返回当前元素(应在 Next()true 后调用)
  • 避免暴露内部字段;用私有字段 + 公开方法控制访问边界
  • 若需并发安全,得加 sync.Mutex,但会降低性能;多数场景下迭代器是单次、单协程使用的

用闭包实现轻量级迭代器比结构体更简洁

对简单集合(如切片、map),用闭包封装游标变量,返回函数类型 func() (T, bool) 是最常用且够用的方式。它天然闭包捕获状态,无需定义结构体、方法、指针接收者,代码更短、内存更轻。

例如遍历 []int

func IntSliceIter(slice []int) func() (int, bool) {
    i := -1
    return func() (int, bool) {
        i++
        if i >= len(slice) {
            return 0, false
        }
        return slice[i], true
    }
}

使用时:

iter := IntSliceIter([]int{1,2,3})
for v, ok := iter(); ok; v, ok = iter() {
    fmt.Println(v)
}
  • 闭包迭代器不能重置或倒退;每次调用返回新闭包才能重新开始
  • 无法区分“空集合”和“已遍历完”,因为都返回 (zero, false);如有需要,可额外返回 error 或拆成 Next() + Value()
  • 适合只读、一次性、逻辑简单的遍历;不适合需多次 Peek()Reset() 的复杂场景

自定义集合类型内嵌迭代器方法更符合 Go 的组合哲学

如果你在封装自己的集合(如 LinkedListTreeRingBuffer),推荐把迭代器作为该类型的**方法**,而非独立函数。这样使用者不用关心底层数据结构,直接调用 collection.Iterator() 即可。

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示例(链表节点):

type Node struct {
    Val  int
    Next *Node
}

func (n *Node) Iterator() func() (int, bool) {
    curr := n
    return func() (int, bool) {
        if curr == nil {
            return 0, false
        }
        val := curr.Val
        curr = curr.Next
        return val, true
    }
}
  • 方法接收者用指针还是值,取决于是否需修改内部状态(如树的中序遍历可能需维护,就得指针)
  • 不要让 Iterator() 方法返回 chan —— 它会启动 goroutine,调用方无法控制生命周期,容易泄漏
  • 如果集合支持多种遍历顺序(前序/中序/后序),可提供多个方法:PreOrderIter()InOrderIter()

注意 range 和手写迭代器的适用边界

绝大多数 Go 场景下,直接用 range 就够了:它编译期优化好、语义清晰、无额外分配。手写迭代器只在以下情况必要:

  • 需要中途退出并保留位置(比如解析协议流,读到某字段就停,下次从断点继续)
  • 底层数据不可随机访问(如 IO reader、数据库 cursor、生成器式计算)
  • 需支持外部控制步进节奏(如分页器、调试器单步执行)
  • 封装第三方 C 库或硬件驱动,其遍历必须通过特定 API 调用推进

误用典型:为普通切片写一个带 Next()/Value() 的结构体迭代器,性能反而比 range 差,还增加理解成本。Go 的哲学是“少即是多”,手写迭代器是补丁,不是默认方案。

真正难的不是写出来,而是判断“此刻到底该不该手写”——状态是否必须跨调用保持?是否需脱离 for-range 的线性模型?这两个问题的答案为真,才值得动笔。

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