Golang - 陣列、切片與映射的迭代（for‑range）

簡介

在 Go 語言中，陣列（array）、切片（slice） 與 映射（map） 是最常使用的集合型別。無論是處理資料清單、緩衝區，或是鍵值對的查詢，都離不開對這些容器的遍歷（iteration）。
Go 為了讓遍歷更簡潔、可讀，提供了 for‑range 這個語法結構。它能同時取得 索引（或鍵） 與值，且自動處理底層的指標與長度檢查，讓開發者不必手動寫 for i := 0; i < len(x); i++ 那樣的樣板程式碼。

本篇文章將從概念、實作範例、常見陷阱、最佳實踐 以及 實務應用 四個層面，完整說明 for‑range 在陣列、切片與映射上的使用方式，幫助初學者快速上手，也讓已有基礎的開發者能夠寫出更安全、效能更佳的程式。

核心概念

1. `for‑range` 的基本語法

for key, value := range collection {
    // 在此使用 key 與 value
}

collection 可以是陣列、切片、映射、字串或通道（channel）。
key：對於陣列與切片是索引（int），對於映射是鍵的類型（如 string、int）。
value：對應的元素值。若只需要其中之一，可使用 _ 佔位符忽略。

小技巧：若只需要值而不在意索引，寫成 for _, v := range xs { … }；若只需要索引，寫成 for i := range xs { … }。

2. 迭代陣列

陣列的長度在編譯期就已確定，for‑range 會依序遍歷每個元素，不會改變原始陣列。

package main

import "fmt"

func main() {
    // 宣告一個長度為 5 的整數陣列
    var nums = [5]int{10, 20, 30, 40, 50}

    // 只取得值
    for _, v := range nums {
        fmt.Printf("值: %d\n", v)
    }

    // 同時取得索引與值
    for i, v := range nums {
        fmt.Printf("索引 %d => 值 %d\n", i, v)
    }
}

注意：陣列是值類型（value type），若在迭代過程中把 v 改成 v = 0，不會影響 nums 本身。

3. 迭代切片

切片是基於陣列的抽象，長度與容量在執行時可變。for‑range 仍會返回索引（相對於切片的起始位置）與值。

package main

import "fmt"

func main() {
    // 建立一個切片
    fruits := []string{"蘋果", "香蕉", "櫻桃"}

    // 只要值
    for _, f := range fruits {
        fmt.Println("水果:", f)
    }

    // 同時取得索引
    for i, f := range fruits {
        fmt.Printf("第 %d 個水果是 %s\n", i, f)
    }

    // 修改切片內的元素（直接改變底層陣列）
    for i := range fruits {
        fruits[i] = fruits[i] + " (好吃)"
    }
    fmt.Println("更新後:", fruits)
}

關鍵：for i := range fruits 只取得索引，不會產生值的副本，因此在迴圈內直接寫 fruits[i] = … 可以改變切片內容。

4. 迭代映射（map）

映射的遍歷順序是隨機的（不保證插入順序），每次執行程式可能得到不同的順序。for‑range 會同時返回鍵與值。

package main

import "fmt"

func main() {
    // 建立一個 map
    scores := map[string]int{
        "Alice": 85,
        "Bob":   92,
        "Carol": 78,
    }

    // 同時取得鍵和值
    for name, score := range scores {
        fmt.Printf("%s 的分數是 %d\n", name, score)
    }

    // 只需要鍵
    for name := range scores {
        fmt.Println("玩家:", name)
    }

    // 只需要值（使用 _ 忽略鍵）
    for _, score := range scores {
        fmt.Println("分數:", score)
    }
}

提醒：因為遍歷順序不固定，若程式邏輯依賴順序（例如要產生報表），必須先把鍵抽出排序，再逐一取值。

5. `for‑range` 與指標、切片的結合

在某些情況下，我們想要 直接取得元素的指標，以免每次都產生值的副本。可以在迭代切片時使用指標：

package main

import "fmt"

func main() {
    nums := []int{1, 2, 3, 4, 5}
    // 取得每個元素的指標
    for i := range nums {
        p := &nums[i]      // p 為 *int
        *p = *p * 10       // 直接修改底層陣列
    }
    fmt.Println(nums) // [10 20 30 40 50]
}

最佳實踐：若僅需要讀取值，仍建議使用 value（非指標）以保持程式的可讀性與安全性；只有在大量寫入或需要共享同一個變數時，才考慮使用指標。

常見陷阱與最佳實踐

陷阱	說明	建議的寫法
迭代時誤改變迭代變數	`for _, v := range slice` 取得的是值的副本，若在迴圈內改 `v`，不會影響原 slice。	若要改變元素，使用索引：`for i := range slice { slice[i] = … }`
閉包捕獲迭代變數	在 `for i, v := range xs { go func(){ fmt.Println(i, v) }() }` 中，`i`、`v` 會被所有 goroutine 共享，導致結果錯亂。	在迴圈內建立新變數：`i, v := i, v; go func(){ … }()`
map 的遍歷順序不固定	直接依序輸出 map 可能得到不同結果，影響測試或報表。	把鍵抽出切片，使用 `sort.Strings(keys)`（或相應類型）排序後再取值。
切片的容量擴增導致指標失效	在迭代過程中若對切片執行 `append`，可能觸發底層陣列重新分配，導致先前取得的指標失效。	避免在遍歷時同時 `append` 同一切片，或先把要加入的元素收集到另一個切片，迭代結束後一次 `append`。
忘記使用 `_` 忽略不需要的返回值	只想要索引卻寫成 `for i, _ := range xs`，會產生不必要的變數。	正確寫法：`for i := range xs` 或 `for _, v := range xs`。

最佳實踐小結

盡量使用 for‑range 取代傳統 for i := 0; i < len(x); i++，提升可讀性。
只取需要的返回值，用 _ 省略其餘，減少記憶體開銷。
若要修改容器內容，使用索引或指標，避免直接改變 value 副本。
在多執行緒（goroutine）環境，務必在迴圈內建立局部變數，以防止閉包捕獲同一個迭代變數。
對 map 需要有序輸出時，先排序鍵再遍歷。

實際應用場景

場景	為何使用 `for‑range`	範例簡述
資料庫查詢結果轉換	查詢回傳的 `[]Row` 需要逐筆處理並寫入另一個結構。	`for _, r := range rows { dst = append(dst, convert(r)) }`
統計字串出現次數	使用 `map[string]int` 來計數，最後遍歷產生報表。	`for word, cnt := range counter { fmt.Printf("%s: %d\n", word, cnt) }`
批次處理檔案	讀取目錄下的檔名切片，逐一開啟、處理。	`for _, name := range files { process(filepath.Join(dir, name)) }`
併發工作分配	把切片的工作項目分配給多個 goroutine，使用閉包捕獲索引時需特別處理。	`for i, job := range jobs { i, job := i, job; go worker(i, job) }`
JSON 序列化/反序列化	把結構切片轉成 JSON 陣列，或把 JSON 陣列解析回切片。	`for _, item := range data { json.Marshal(item) }`

總結

for‑range 是 Go 中遍歷 陣列、切片、映射 的首選語法，提供 索引/鍵 + 值 兩個返回值，讓程式碼更簡潔、易讀。
迭代時要注意 值的副本 vs. 原始資料、閉包捕獲變數、以及 map 的隨機順序，這些都是常見的陷阱。
透過索引、指標或 局部變數 的正確使用，可安全地在迴圈內修改資料或啟動 goroutine。
在實務開發中，for‑range 幾乎無所不在：從資料清理、統計分析、批次處理到併發工作分配，都能發揮其簡化迭代的威力。

掌握了 for‑range 的正確用法與最佳實踐，你就能在 Go 程式開發中寫出更清晰、安全、且效能良好的程式碼。祝你在 Golang 的學習旅程中，迭代出更多精彩的作品！