Go 1.24イテレータ応用:range over func深度実践 2026
Go 1.24イテレータ応用:range over func深度実践
Go 1.22でrange over intが導入され、Go 1.23でrange over funcが導入——Goについに「ファーストクラス」のイテレータが誕生しました。しかし多くのGopherはまだfor i, v := range sliceの段階にとどまり、range over funcの理解は標準ライブラリのslicesとmapsパッケージに限定されています。
Go 1.24に至り、イテレータエコシステムは成熟しました:ジェネリックイテレータ、イテレータ合成、遅延評価パイプライン……これらのパターンにより、Goコードはよりエレガントに、より効率的に、よりGo-idiomaticになります。本記事では5つのコアパターンから、Goイテレータを徹底マスターします。
コア概念早見表
| 概念 | 説明 | シグネチャ |
|---|---|---|
| イテレータ関数 | rangeで反復可能な関数型 | func(yield func(V) bool) |
| インデックス付きイテレータ | インデックスと値を同時に返す | func(yield func(int, V) bool) |
| Pullイテレータ | 手動で次の値を取得 | func() (V, bool) |
| Pushイテレータ | yieldコールバックに値をプッシュ | func(yield func(V) bool) |
| イテレータ合成 | 複数イテレータの直列/並列接続 | func(...Iter) Iter |
| 遅延評価 | 実際に消費されるまで計算を遅延 | イテレータは天然の遅延評価 |
Goイテレータの5つのペインポイント
- カスタムコレクションの走査が煩雑:ツリー、グラフ、リンクリストなどは手動でコールバックを書く必要があり、コードが醜い
- パイプライン式データ処理の欠如:Pythonジェネレータのようなfilter/mapチェーンができない
- ジェネリックイテレータ型の複雑さ:
func(yield func(V) bool)のシグネチャが初心者には難しい - イテレータとgoroutineの相互作用:並行イテレータの正しい使用パターンが不明確
- Pull vs Pushの選択困難:2つのイテレータモードの使い分けが不明確
パターン1:range over func基礎
Go 1.23で導入された3つのイテレータ関数シグネチャは、すべてを理解する基礎です。
// go-iterator-basics/main.go
// 実行環境: Go 1.24+ / 追加依存なし
package main
import (
"fmt"
"iter"
)
// Range 整数シーケンスイテレータを生成
func Range(n int) iter.Seq[int] {
return func(yield func(int) bool) {
for i := range n {
if !yield(i) {
return
}
}
}
}
// RangeWithStep ステップ付き整数シーケンス
func RangeWithStep(start, end, step int) iter.Seq[int] {
return func(yield func(int) bool) {
for i := start; i < end; i += step {
if !yield(i) {
return
}
}
}
}
// Enumerate 任意のスライスにインデックスを追加
func Enumerate[T any](items []T) iter.Seq2[int, T] {
return func(yield func(int, T) bool) {
for i, item := range items {
if !yield(i, item) {
return
}
}
}
}
// Take 最初のn個の要素のみ取得
func Take[T any](n int, seq iter.Seq[T]) iter.Seq[T] {
return func(yield func(T) bool) {
count := 0
for v := range seq {
if count >= n {
return
}
if !yield(v) {
return
}
count++
}
}
}
// ToPull PushイテレータをPullイテレータに変換
func ToPull[T any](seq iter.Seq[T]) func() (T, bool) {
next, stop := iter.Pull(seq)
return func() (T, bool) {
v, ok := next()
return v, ok
}
}
func main() {
fmt.Println("=== 基本イテレータ ===")
for i := range Range(5) {
fmt.Print(i, " ") // 0 1 2 3 4
}
fmt.Println()
fmt.Println("=== ステップ付き ===")
for i := range RangeWithStep(0, 20, 5) {
fmt.Print(i, " ") // 0 5 10 15
}
fmt.Println()
fmt.Println("=== インデックス付き ===")
fruits := []string{"りんご", "バナナ", "みかん"}
for i, fruit := range Enumerate(fruits) {
fmt.Printf("%d: %s ", i, fruit)
}
fmt.Println()
fmt.Println("=== 早期終了 ===")
for v := range Take(3, Range(100)) {
fmt.Print(v, " ") // 0 1 2
}
fmt.Println()
fmt.Println("=== Pullイテレータ ===")
pull := ToPull(Range(3))
for {
v, ok := pull()
if !ok {
break
}
fmt.Print(v, " ") // 0 1 2
}
fmt.Println()
}
パターン2:ジェネリックイテレータ
ジェネリクスによりイテレータは真の「ファーストクラス市民」に——1つのFilter関数で任意の型のシーケンスをフィルタリングできます。
// go-generic-iterator/main.go
// 実行環境: Go 1.24+ / 追加依存なし
package main
import (
"fmt"
"iter"
"strings"
)
// Filter シーケンスの要素をフィルタリング
func Filter[T any](seq iter.Seq[T], predicate func(T) bool) iter.Seq[T] {
return func(yield func(T) bool) {
for v := range seq {
if predicate(v) {
if !yield(v) {
return
}
}
}
}
}
// Map シーケンスの各要素を変換
func Map[T any, R any](seq iter.Seq[T], transform func(T) R) iter.Seq[R] {
return func(yield func(R) bool) {
for v := range seq {
if !yield(transform(v)) {
return
}
}
}
}
// FlatMap 各要素を変換後にフラット化
func FlatMap[T any, R any](seq iter.Seq[T], transform func(T) iter.Seq[R]) iter.Seq[R] {
return func(yield func(R) bool) {
for v := range seq {
for r := range transform(v) {
if !yield(r) {
return
}
}
}
}
}
// Reduce シーケンスを単一値に還元
func Reduce[T any, R any](seq iter.Seq[T], initial R, accumulator func(R, T) R) R {
result := initial
for v := range seq {
result = accumulator(result, v)
}
return result
}
// Chunk シーケンスを固定サイズのグループに分割
func Chunk[T any](size int, seq iter.Seq[T]) iter.Seq[[]T] {
return func(yield func([]T) bool) {
chunk := make([]T, 0, size)
for v := range seq {
chunk = append(chunk, v)
if len(chunk) == size {
if !yield(chunk) {
return
}
chunk = make([]T, 0, size)
}
}
if len(chunk) > 0 {
yield(chunk)
}
}
}
// Distinct 重複除去
func Distinct[T comparable](seq iter.Seq[T]) iter.Seq[T] {
return func(yield func(T) bool) {
seen := make(map[T]bool)
for v := range seq {
if !seen[v] {
seen[v] = true
if !yield(v) {
return
}
}
}
}
}
func main() {
numbers := slicesToIter([]int{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10})
evens := Filter(numbers, func(n int) bool { return n%2 == 0 })
squares := Map(evens, func(n int) int { return n * n })
first3 := Take(3, squares)
fmt.Print("チェーン操作: ")
for v := range first3 {
fmt.Print(v, " ") // 4 16 36
}
fmt.Println()
sum := Reduce(slicesToIter([]int{1, 2, 3, 4, 5}), 0,
func(acc, n int) int { return acc + n })
fmt.Println("合計:", sum) // 15
fmt.Print("チャンク: ")
for chunk := range Chunk(3, slicesToIter([]int{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7})) {
fmt.Print(chunk, " ")
}
fmt.Println()
fmt.Print("重複除去: ")
for v := range Distinct(slicesToIter([]string{"go", "rust", "go", "python", "rust"})) {
fmt.Print(v, " ")
}
fmt.Println()
}
func slicesToIter[T any](s []T) iter.Seq[T] {
return func(yield func(T) bool) {
for _, v := range s {
if !yield(v) {
return
}
}
}
}
パターン3:ツリー/グラフ探索イテレータ
イテレータの最も強力な応用シナリオ——再帰探索を合成可能なパイプラインに変換。
// go-tree-iterator/main.go
// 実行環境: Go 1.24+ / 追加依存なし
package main
import (
"fmt"
"iter"
)
type TreeNode[T any] struct {
Value T
Left *TreeNode[T]
Right *TreeNode[T]
}
// InOrder 順序通り走査イテレータ(左-根-右)
func (n *TreeNode[T]) InOrder() iter.Seq[T] {
return func(yield func(T) bool) {
n.inOrderHelper(yield)
}
}
func (n *TreeNode[T]) inOrderHelper(yield func(T) bool) bool {
if n == nil {
return true
}
if !n.Left.inOrderHelper(yield) {
return false
}
if !yield(n.Value) {
return false
}
if !n.Right.inOrderHelper(yield) {
return false
}
return true
}
// PreOrder 行きがけ走査イテレータ(根-左-右)
func (n *TreeNode[T]) PreOrder() iter.Seq[T] {
return func(yield func(T) bool) {
n.preOrderHelper(yield)
}
}
func (n *TreeNode[T]) preOrderHelper(yield func(T) bool) bool {
if n == nil {
return true
}
if !yield(n.Value) {
return false
}
if !n.Left.preOrderHelper(yield) {
return false
}
if !n.Right.preOrderHelper(yield) {
return false
}
return true
}
// LevelOrder レベル順走査イテレータ(BFS)
func (n *TreeNode[T]) LevelOrder() iter.Seq[T] {
return func(yield func(T) bool) {
if n == nil {
return
}
queue := []*TreeNode[T]{n}
for len(queue) > 0 {
current := queue[0]
queue = queue[1:]
if !yield(current.Value) {
return
}
if current.Left != nil {
queue = append(queue, current.Left)
}
if current.Right != nil {
queue = append(queue, current.Right)
}
}
}
}
// Graph グラフ定義
type Graph[T comparable] struct {
adjList map[T][]T
}
func NewGraph[T comparable]() *Graph[T] {
return &Graph[T]{adjList: make(map[T][]T)}
}
func (g *Graph[T]) AddEdge(from, to T) {
g.adjList[from] = append(g.adjList[from], to)
}
// DFS 深さ優先探索イテレータ
func (g *Graph[T]) DFS(start T) iter.Seq[T] {
return func(yield func(T) bool) {
visited := make(map[T]bool)
g.dfsHelper(start, visited, yield)
}
}
func (g *Graph[T]) dfsHelper(node T, visited map[T]bool, yield func(T) bool) bool {
if visited[node] {
return true
}
visited[node] = true
if !yield(node) {
return false
}
for _, neighbor := range g.adjList[node] {
if !g.dfsHelper(neighbor, visited, yield) {
return false
}
}
return true
}
// BFS 幅優先探索イテレータ
func (g *Graph[T]) BFS(start T) iter.Seq[T] {
return func(yield func(T) bool) {
visited := make(map[T]bool)
queue := []T{start}
visited[start] = true
for len(queue) > 0 {
node := queue[0]
queue = queue[1:]
if !yield(node) {
return
}
for _, neighbor := range g.adjList[node] {
if !visited[neighbor] {
visited[neighbor] = true
queue = append(queue, neighbor)
}
}
}
}
}
func main() {
root := &TreeNode[int]{
Value: 4,
Left: &TreeNode[int]{Value: 2, Left: &TreeNode[int]{Value: 1}, Right: &TreeNode[int]{Value: 3}},
Right: &TreeNode[int]{Value: 6, Left: &TreeNode[int]{Value: 5}, Right: &TreeNode[int]{Value: 7}},
}
fmt.Print("順序通り: ")
for v := range root.InOrder() { fmt.Print(v, " ") } // 1 2 3 4 5 6 7
fmt.Println()
fmt.Print("行きがけ: ")
for v := range root.PreOrder() { fmt.Print(v, " ") } // 4 2 1 3 6 5 7
fmt.Println()
fmt.Print("レベル順: ")
for v := range root.LevelOrder() { fmt.Print(v, " ") } // 4 2 6 1 3 5 7
fmt.Println()
g := NewGraph[string]()
g.AddEdge("A", "B")
g.AddEdge("A", "C")
g.AddEdge("B", "D")
g.AddEdge("C", "D")
g.AddEdge("D", "E")
fmt.Print("DFS: ")
for v := range g.DFS("A") { fmt.Print(v, " ") }
fmt.Println()
fmt.Print("BFS: ")
for v := range g.BFS("A") { fmt.Print(v, " ") }
fmt.Println()
}
パターン4:イテレータ合成とパイプライン
イテレータの最もエレガントな使い方——Unixパイプのようにデータ処理フローを合成。
// go-iterator-pipeline/main.go
// 実行環境: Go 1.24+ / 追加依存なし
package main
import (
"fmt"
"iter"
"strings"
)
// Concat 複数イテレータを連結
func Concat[T any](seqs ...iter.Seq[T]) iter.Seq[T] {
return func(yield func(T) bool) {
for _, seq := range seqs {
for v := range seq {
if !yield(v) { return }
}
}
}
}
// TakeWhile 条件がtrueの間値を取得
func TakeWhile[T any](seq iter.Seq[T], predicate func(T) bool) iter.Seq[T] {
return func(yield func(T) bool) {
for v := range seq {
if !predicate(v) { return }
if !yield(v) { return }
}
}
}
// DropWhile 条件がtrueの要素をスキップ
func DropWhile[T any](seq iter.Seq[T], predicate func(T) bool) iter.Seq[T] {
return func(yield func(T) bool) {
dropping := true
for v := range seq {
if dropping && predicate(v) { continue }
dropping = false
if !yield(v) { return }
}
}
}
// ログ処理パイプライン
type LogEntry struct {
Timestamp string
Level string
Message string
}
func ParseLogs(rawLines iter.Seq[string]) iter.Seq[LogEntry] {
return Map(rawLines, func(line string) LogEntry {
parts := strings.SplitN(line, " ", 3)
if len(parts) < 3 { return LogEntry{Message: line} }
return LogEntry{Timestamp: parts[0], Level: parts[1], Message: parts[2]}
})
}
func FilterByLevel(level string, logs iter.Seq[LogEntry]) iter.Seq[LogEntry] {
return Filter(logs, func(l LogEntry) bool { return l.Level == level })
}
func ExtractMessages(logs iter.Seq[LogEntry]) iter.Seq[string] {
return Map(logs, func(l LogEntry) string { return l.Message })
}
func main() {
fmt.Print("連結: ")
for v := range Concat(slicesToIter([]int{1, 2, 3}), slicesToIter([]int{4, 5, 6})) {
fmt.Print(v, " ")
}
fmt.Println()
rawLogs := slicesToIter([]string{
"2026-01-01 ERROR データベース接続失敗",
"2026-01-01 INFO サービス起動",
"2026-01-01 ERROR キャッシュタイムアウト",
"2026-01-01 WARN メモリ使用率高",
})
fmt.Println("\n=== ログパイプライン:ERRORメッセージのみ ===")
for msg := range ExtractMessages(FilterByLevel("ERROR", ParseLogs(rawLogs))) {
fmt.Println(" ", msg)
}
}
func slicesToIter[T any](s []T) iter.Seq[T] {
return func(yield func(T) bool) {
for _, v := range s { if !yield(v) { return } }
}
}
func Filter[T any](seq iter.Seq[T], predicate func(T) bool) iter.Seq[T] {
return func(yield func(T) bool) {
for v := range seq {
if predicate(v) { if !yield(v) { return } }
}
}
}
func Map[T any, R any](seq iter.Seq[T], transform func(T) R) iter.Seq[R] {
return func(yield func(R) bool) {
for v := range seq { if !yield(transform(v)) { return } }
}
}
func Take[T any](n int, seq iter.Seq[T]) iter.Seq[T] {
return func(yield func(T) bool) {
count := 0
for v := range seq {
if count >= n { return }
if !yield(v) { return }
count++
}
}
}
パターン5:本番レベルイテレータパターン
イテレータを実際の本番シナリオに適用:データベースページネーション、ファイルストリーム処理、並行イテレーション。
// go-production-iterator/main.go
// 実行環境: Go 1.24+ / 追加依存なし
package main
import (
"bufio"
"fmt"
"iter"
"strings"
)
// ページネーションイテレータ
type Page[T any] struct {
Items []T
PageNum int
HasMore bool
}
func Paginate[T any](fetchPage func(pageNum int) (Page[T], error)) iter.Seq2[int, T] {
return func(yield func(int, T) bool) {
pageNum := 0
for {
page, err := fetchPage(pageNum)
if err != nil { return }
for _, item := range page.Items {
if !yield(pageNum, item) { return }
}
if !page.HasMore { return }
pageNum++
}
}
}
// ファイル行イテレータ
func LinesFromString(s string) iter.Seq[string] {
return func(yield func(string) bool) {
scanner := bufio.NewScanner(strings.NewReader(s))
for scanner.Scan() {
if !yield(scanner.Text()) { return }
}
}
}
// スライディングウィンドウイテレータ
func SlidingWindow[T any](size int, seq iter.Seq[T]) iter.Seq[[]T] {
return func(yield func([]T) bool) {
window := make([]T, 0, size)
for v := range seq {
window = append(window, v)
if len(window) > size { window = window[1:] }
if len(window) == size {
snapshot := make([]T, size)
copy(snapshot, window)
if !yield(snapshot) { return }
}
}
}
}
// ソート済みシーケンスの重複除去(追加メモリ不要)
func Deduplicate[T comparable](seq iter.Seq[T]) iter.Seq[T] {
return func(yield func(T) bool) {
var prev T
first := true
for v := range seq {
if first || v != prev {
first = false
prev = v
if !yield(v) { return }
}
}
}
}
func main() {
fmt.Println("=== ページネーションイテレータ ===")
mockFetchPage := func(pageNum int) (Page[string], error) {
allItems := [][]string{{"ユーザー1", "ユーザー2", "ユーザー3"}, {"ユーザー4", "ユーザー5"}, {"ユーザー6"}}
if pageNum >= len(allItems) { return Page[string]{HasMore: false}, nil }
return Page[string]{Items: allItems[pageNum], PageNum: pageNum, HasMore: pageNum < len(allItems)-1}, nil
}
for pageNum, user := range Paginate(mockFetchPage) {
fmt.Printf(" ページ%d: %s\n", pageNum, user)
}
fmt.Println("\n=== スライディングウィンドウ ===")
for window := range SlidingWindow(3, slicesToIter([]int{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7})) {
fmt.Print(window, " ")
}
fmt.Println()
fmt.Print("重複除去: ")
for v := range Deduplicate(slicesToIter([]int{1, 1, 2, 2, 3, 3, 3, 4})) {
fmt.Print(v, " ")
}
fmt.Println()
}
func slicesToIter[T any](s []T) iter.Seq[T] {
return func(yield func(T) bool) {
for _, v := range s { if !yield(v) { return } }
}
}
よくある落とし穴:5つの罠
罠1:イテレータ内で基盤コレクションを変更
// ❌ 間違い:走査中にスライスを変更
for i, v := range mySlice {
mySlice = append(mySlice, v) // 危険!
}
// ✅ 正解:先にコピーしてから走査
copied := make([]int, len(mySlice))
copy(copied, mySlice)
for v := range slicesToIter(copied) { /* 安全 */ }
罠2:Pullイテレータでstopの呼び出し忘れ
// ❌ 間違い:stopが無視されている
next, _ := iter.Pull(mySeq)
// ✅ 正解:常にdefer stop
next, stop := iter.Pull(mySeq)
defer stop()
罠3:イテレータの再利用による予期しない動作
// ❌ 間違い:イテレータは消費される
seq := Range(5)
for v := range seq { fmt.Print(v) } // 0 1 2 3 4
for v := range seq { fmt.Print(v) } // 出力なし!
// ✅ 正解:毎回新しいイテレータを作成
for v := range Range(5) { fmt.Print(v) }
for v := range Range(5) { fmt.Print(v) }
罠4:再帰イテレータのスタックオーバーフロー
深い再帰ツリーはスタックオーバーフローを引き起こす可能性。明示的スタック(レベル順走査方式)を使用。
罠5:goroutineリーク
Bufferedイテレータでコンシューマが早期終了した場合、doneチャネルでプロデューサに終了を通知すること。
エラートラブルシューティング表
| エラーメッセージ | 原因 | 解決策 |
|---|---|---|
cannot range over xxx |
型がiter.Seq/iter.Seq2ではない | 関数シグネチャを確認 |
yield is not used |
イテレータ関数でyieldが呼ばれていない | yield(v)の呼び出しを確保 |
cannot use seq as iter.Seq |
イテレータシグネチャの不一致 | iter.Seq[T]vsiter.Seq2[K,V]を確認 |
panic: range over nil |
イテレータ関数がnil | nilチェックを追加 |
goroutine leak |
Pullイテレータでstop未呼び出し | defer stop() |
stack overflow |
再帰イテレータが深すぎる | 明示的スタックイテレーションに変更 |
deadlock |
イテレータ内部チャネルのブロック | contextキャンセルまたはタイムアウトを追加 |
unexpected address |
yieldはコピーを返す | ポインタ*Tを使用 |
iterator consumed twice |
イテレータは1回しか消費できない | 毎回新しいイテレータを作成 |
invalid memory address |
イテレータ内でクローズ済みリソースにアクセス | リソースはイテレーション完了後にクローズ |
高度な最適化:5つの本番レベルテクニック
テクニック1:イテレータとcontextの統合
func ContextAware[T any](ctx context.Context, seq iter.Seq[T]) iter.Seq[T] {
return func(yield func(T) bool) {
next, stop := iter.Pull(seq)
defer stop()
for {
select {
case <-ctx.Done():
return
default:
v, ok := next()
if !ok { return }
if !yield(v) { return }
}
}
}
}
テクニック2:並行イテレータ
goroutineとchannelを使用してParallelMapを実装し、イテレータ要素を並行処理。
テクニック3:イテレータパフォーマンスベンチマーク
Go benchmarkを使用してイテレータと従来のforループのパフォーマンス差を比較。
テクニック4:カスタムコレクションのiterインターフェース実装
OrderedMapなどのカスタムコレクションにAll()、Keys()、Values()イテレータメソッドを実装。
テクニック5:イテレータミドルウェアパターン
func WithMetrics[T any](name string, seq iter.Seq[T]) iter.Seq[T] {
return func(yield func(T) bool) {
count := 0
start := time.Now()
for v := range seq {
count++
if !yield(v) {
log.Printf("[ITER:%s] interrupted after %d items", name, count)
return
}
}
log.Printf("[ITER:%s] completed %d items, elapsed: %v", name, count, time.Since(start))
}
}
Goイテレータ vs 他言語比較
| 次元 | Go 1.24 iter | Python Generator | Rust Iterator | Java Stream |
|---|---|---|---|---|
| 型 | func(yield func(V) bool) |
yield v |
trait Iterator |
Stream<T> |
| ジェネリクス | ✅ 完全ジェネリクス | ❌ 動的型付け | ✅ 完全ジェネリクス | ✅ 完全ジェネリクス |
| 遅延評価 | ✅ 天然の遅延 | ✅ 天然の遅延 | ✅ 天然の遅延 | ✅ Pull/Push選択可能 |
| 早期終了 | ✅ yieldがfalseを返す | ✅ break | ✅ take/scan | ⚠️ 短絡操作が必要 |
| 合成性 | ✅ 関数合成 | ✅ ジェネレータ合成 | ✅ アダプタ合成 | ✅ ストリーム操作 |
| 並行安全性 | ❌ 非並行安全 | ❌ GIL制限 | ❌ 非並行安全 | ✅ パラレルストリーム |
| パフォーマンス | 低(関数呼び出し) | 高(インタプリタ実行) | ゼロコスト抽象化 | 中(ボクシング/アンボクシング) |
| 学習曲線 | 中 | 低 | 中高 | 中 |
| エコシステム成熟度 | 新(1.23導入) | 成熟 | 成熟 | 成熟 |
まとめ
Go 1.24のrange over funcイテレータはGo言語の表現力を大きく向上させます:
- 基礎パターン:
iter.Seq[T]とiter.Seq2[K,V]の2つのシグネチャを理解、yieldがfalseを返す早期終了メカニズムをマスター - ジェネリックイテレータ:Filter/Map/Reduce/Chunkなどのユーティリティ関数でデータ処理をパイプラインのようにエレガントに
- ツリー/グラフ探索:再帰探索をイテレータにカプセル化、合成可能、中断可能、再利用可能
- イテレータパイプライン:Concat/Interleave/TakeWhile/DropWhileでデータフローを合成
- 本番パターン:ページネーションイテレータ、ファイルストリーム、スライディングウィンドウ、context対応キャンセル
重要原則:イテレータは消費される、非並行安全、天然の遅延評価。この3点を理解すれば90%の罠を回避できます。
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