Цикл for: классическая форма

Представьте кассира, который пробивает чеки: одна и та же последовательность — считать сумму, применить скидку, напечатать квитанцию — повторяется сотню раз за смену. В программе такое повторение записывают циклом: блок кода оборачивается в for, и машина делает скучную часть за человека. Без цикла пришлось бы копировать один и тот же блок сотню раз, а потом синхронно чинить его в сотне мест — потому что в копии №37 условие поправить забыли.

Языки щедры на циклы: где-то есть while, где-то do-while, repeat-until, foreach по коллекции. В Go из этого набора существует только for — и это не экономия, а расчёт на один хорошо продуманный инструмент. Заголовок for собран из трёх частей через точку с запятой, и, опуская части, из него достаются все остальные формы: оставить условие — получится «пока», убрать всё — вечный цикл. Один оператор вместо четырёх: меньше синтаксиса, меньше споров в ревью, одинаковые циклы в коде всей команды.

Классическая форма, с которой начинается любой счёт, выглядит так: for i := 1; i <= 5; i++ { fmt.Println(i) } — счётчик, условие и шаг в одном заголовке. Ниже прогоним её в песочнице, посчитаем обороты, соберём таблицу умножения из двух вложенных циклов и разберём ошибки на единицу — off-by-one, самую частую ловушку начинающих.

Разложим заголовок for i := 1; i <= 5; i++ на три части. Первая — инициализация: i := 1 создаёт счётчик и выполняется ровно один раз, перед первым оборотом. Вторая — условие: i <= 5 проверяется перед каждым оборотом; истинно — тело работает, ложно — цикл заканчивается. Третья — шаг: i++ срабатывает после каждого оборота тела и готовит счётчик к следующей проверке.

Читается заголовок одной фразой: «начни с единицы; пока счётчик не больше пяти; после каждого оборота прибавляй единицу». Порядок работы строгий: инициализация, проверка, тело, шаг, снова проверка, снова тело и шаг — и так до первого ложного условия. Условие — обычное булево выражение из сравнений и логики, которые мы собирали в уроке про bool и логику; ложь в нём завершает цикл так же спокойно, как завершала развилку в if.

Форма повторяет привычки if: круглых скобок вокруг заголовка нет — gfmt, точнее gofmt, их удалит, фигурные скобки обязательны даже для одной строки тела. А i++ и i += 2 мы уже разбирали в уроке про операторы и выражения — здесь они работают шагом цикла. Напомню деталь, которая там же и объяснялась: i++ — самостоятельный оператор, а не выражение, в арифметику его не вставить.

Вопрос «сколько раз выполнится тело» стоит задавать себе перед каждым запуском — и отвечать подстановкой, а не ощущением. В for i := 1; i <= 5; i++ счётчик примет значения 1, 2, 3, 4, 5 — пять оборотов. В for i := 0; i < 5; i++ — значения 0, 1, 2, 3, 4, и снова пять. Обе записи честно дают пять оборотов, но границы у них разные: первая про «от одного до пяти», вторая — про «пять штук начиная с нуля». Смешение стилей и рождает ошибки на единицу: напишете i <= 5 со стартом с нуля — получите шесть оборотов, i < 5 со стартом с единицы — четыре.

Правило, которое экономит часы отладки: проверяйте первое и последнее значение счётчика, а не считайте обороты в уме. Подставьте стартовое значение в условие — оно обязано быть истинным. Возьмите значение после последнего шага — оно обязано быть ложным. Две подстановки глазами — и off-by-one поймана до запуска, не дожидаясь тестов и жалоб пользователей на «потерянную последнюю строку».

Шаг, впрочем, не обязан быть единицей: i += 2 перескакивает через один номер, i-- гонит счётчик вниз, стартовое значение бывает каким угодно. Это всё тот же цикл — меняется только траектория счётчика; в песочнице ниже шагаем через два.

Половина практических задач с циклами — накопление: сложить числа, собрать строку, посчитать итог. Паттерн один и тот же: переменную объявляют до цикла — sum := 0; в теле наращивают — sum += i; после цикла используют. Счётчик i умирает вместе с циклом, аккумулятор переживает его — поэтому и место ему снаружи, на уровне функции: это та же дисциплина областей видимости, которую мы разбирали в уроке про переменные и константы.

Классическая ошибка — объявить аккумулятор внутри тела. sum := 0 в фигурных скобках обнуляется на каждом обороте, и после цикла в переменной остаётся только добавка последнего оборота, а не сумма. Если программа после цикла печатает не то число, первым делом проверьте, где объявлен аккумулятор.

Работает приём не только с числами: acc += "го " собирает строку из кусочков — так накапливают логи, разметку, строки отчётов. Механика прежняя: объявить до цикла, наращивать в теле, использовать после.

Тело цикла — обычный блок, и в нём может стоять ещё один for. Внешний цикл берёт очередное значение i и на каждый свой оборот прокручивает внутренний целиком, от старта до финиша. В таблице выше внешний оборот — это множитель, внутренний перебирает три множимых, поэтому строк девять: три оборота внешнего умножить на три оборота внутреннего. Печать через Printf с глаголами %d — из урока про fmt: вывод и форматирование.

Число оборотов вложенных циклов перемножается, и прикинуть произведение стоит до запуска: 9 × 9 = 81 строка — норм, а два цикла по 10 000 — сто миллионов оборотов, и на таком замедляется не только песочница, но и настоящий сервер. Когда цикл в цикле кажется естественным решением, посчитайте произведение на бумажке: возможно, работу стоит перевернуть или раздробить.

Счётчикам давайте внятные имена: i и j привычны, но в задаче про недели и дни week и day читаются без комментариев. Области видимости здесь те же, что у переменных в заголовке if: week живёт во внешнем цикле, day — во внутреннем, перепутать их не выйдет — компилятор не даст. Когда очередей станет слишком много и работу захочется выполнять не по очереди, а одновременно — это уже другая глава: в курсе go-advanced для этого есть горутины.

Одна оговорка наперёд: break внутри вложенного цикла завершает только свой, внутренний цикл. Полный разговор о break, continue и вечных циклах — тема следующего урока.

Каждая из трёх частей заголовка опускается — на это и делалась ставка, когда в языке оставили один цикл. Уберите шаг: for i := 0; i < 3; { … i++ } — шаг перекочевал в тело, и цикл по-прежнему считает три оборота; песочница такую форму принимает, проверьте на любом примере выше.

Самая ходовая форма — «только условие», она же «пока»: count := 3; for count > 0 { fmt.Println(count); count-- }. Точек с запятой нет вовсе: когда от заголовка остаётся одно условие, for превращается в while из других языков. Так пишут циклы «пока не кончатся попытки», «пока очередь не опустеет», «пока пользователь не введёт стоп» — шаг в них обычно живёт в теле и часто зависит от того, что произошло внутри оборота.

Если опустить всё — for { } — получится вечный цикл: условия нет, значит, и лгать нечему. Выход организуют внутри тела оператором break; в песочнице конструкция работает, а без выхода упирается в страховку, о которой ниже. Одна честная оговорка про песочницу: редкая форма без счётчика, но с ведущей точкой с запятой — for ; cond; post — законна в настоящем Go, и основной движок песочницы её исполняет, а вот резервный упрощённый движок её не парсит, поэтому в уроках мы пишем счётчик с объявлением до цикла — читается так же, а работает везде. А break, continue и осмысленные вечные циклы — следующая остановка курса: разберём, как выходить из for { } красиво и где бесконечный цикл вообще уместен.