面试题：Go语言循环控制语句的专家级优化

Question

假设有一个非常大的数据集存储在文件中，每行一个整数。现在要求用Go语言编写一个程序，通过循环控制语句高效地计算这些整数的平方和。由于数据集非常大，不能一次性将所有数据读入内存。请阐述你的设计思路，并编写核心的代码片段，同时说明如何优化循环控制以提高性能和内存利用率。

Answer 1

设计思路

1. 使用bufio.Scanner逐行读取文件，这样可以避免一次性将整个文件读入内存。
2. 在循环中，将每行读取的字符串转换为整数，并计算其平方，累加到总和中。

核心代码片段

package main

import (
	"bufio"
	"fmt"
	"os"
	"strconv"
)

func main() {
	file, err := os.Open("large_data.txt")
	if err != nil {
		fmt.Println("Error opening file:", err)
		return
	}
	defer file.Close()

	scanner := bufio.NewScanner(file)
	sum := 0
	for scanner.Scan() {
		num, err := strconv.Atoi(scanner.Text())
		if err != nil {
			fmt.Println("Error converting to int:", err)
			continue
		}
		sum += num * num
	}

	if err := scanner.Err(); err != nil {
		fmt.Println("Error scanning file:", err)
		return
	}

	fmt.Println("Sum of squares:", sum)
}

优化循环控制以提高性能和内存利用率

1. 减少内存分配：尽量减少循环内部的内存分配操作。在上述代码中，scanner.Text()返回的是一个字符串，strconv.Atoi在转换时会进行内存分配。如果性能要求极高，可以考虑使用更高效的字符串转整数方法，例如手动解析字符串。
2. 缓冲区大小：bufio.Scanner默认有一个缓冲区大小。如果数据集非常大，可以适当增大缓冲区大小，减少系统调用次数，提高读取效率。可以通过bufio.NewScanner的第二个参数传入一个bufio.Reader来设置缓冲区大小，例如：

reader := bufio.NewReaderSize(file, 4096) // 设置缓冲区大小为4KB
scanner := bufio.NewScanner(reader)

3. 并发处理：如果计算资源允许，可以考虑将文件分块读取，然后并发计算每个分块的平方和，最后汇总结果。这样可以充分利用多核CPU的性能，提高整体计算效率。但需要注意处理好并发读写文件和结果汇总的同步问题。