Go闭包的原理和应用

这篇文章主要介绍“Go 闭包的原理和应用”,在日常操作中,相信很多人在Go 闭包的原理和应用问题上存在疑惑,小编查阅了各式资料,整理出简单好用的操作方法,希望对大家解答”Go 闭包的原理和应用”的疑惑有所帮助!接下来,请跟着小编一起来学习吧!

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 本文从一道题引出 Go 中的闭包。以下代码输出什么?

package main  import "fmt"  func app() func(string) string {  t := "Hi"  c := func(b string) string {   t = t + " " + b   return t  }  return c }  func main() {  a := app()  b := app()  a("go")  fmt.Println(b("All")) }

这道题目答对的人蛮多的:60%。不管你是答对还是答错,如果最后再加一行代码:fmt.Println(a("All")),它输出什么?想看看你是不是蒙对了。(提示:你可以输出  t 的地址,看看是什么情况。)

01 什么是闭包

维基百科对闭包的定义:

在计算机科学中,闭包(英语:Closure),又称词法闭包(Lexical Closure)或函数闭包(function  closures),是在支持头等函数的编程语言中实现词法绑定的一种技术。闭包在实现上是一个结构体,它存储了一个函数(通常是其入口地址)和一个关联的环境(相当于一个符号查找表)。环境里是若干对符号和值的对应关系,它既要包括约束变量(该函数内部绑定的符号),也要包括自由变量(在函数外部定义但在函数内被引用),有些函数也可能没有自由变量。闭包跟函数最大的不同在于,当捕捉闭包的时候,它的自由变量会在捕捉时被确定,这样即便脱离了捕捉时的上下文,它也能照常运行。捕捉时对于值的处理可以是值拷贝,也可以是名称引用,这通常由语言设计者决定,也可能由用户自行指定(如  C++)。

关于(函数)闭包,有几个关键点:

  • 函数是一等公民;

  • 闭包所处环境,可以引用环境里的值;

问到什么是闭包时,网上一般这么回答的:

在支持函数是一等公民的语言中,一个函数的返回值是另一个函数,被返回的函数可以访问父函数内的变量,当这个被返回的函数在外部执行时,就产生了闭包。

所以,上面题目中,函数 app 的返回值是另一个函数,因此产生了闭包。

02 Go 中的闭包

Go 中的函数是一等公民,之前写过一篇文章:函数是一等公民,这到底在说什么?

日常开发中,闭包是很常见的。举几个例子。

标准库

在 net/http 包中的函数 ProxyURL,实现如下:

// ProxyURL returns a proxy function (for use in a Transport) // that always returns the same URL. func ProxyURL(fixedURL *url.URL) func(*Request) (*url.URL, error) {  return func(*Request) (*url.URL, error) {   return fixedURL, nil  } }

它的返回值是另一个函数,签名是:

func(*Request) (*url.URL, error)

在返回的函数中,引用了父函数(ProxyURL)的参数 fixedURL,因此这是闭包。

Web 中间件

在 Web 开发中,中间件一般都会使用闭包。比如 Echo 框架中的一个中间件:

// BasicAuthWithConfig returns an BasicAuth middleware with config. // See `BasicAuth()`. func BasicAuthWithConfig(config BasicAuthConfig) echo.MiddlewareFunc {  // Defaults  if config.Validator == nil {   panic("echo: basic-auth middleware requires a validator function")  }   ...  return func(next echo.HandlerFunc) echo.HandlerFunc {   return func(c echo.Context) error {    /// 省略很多代码       ...   }  } }

首先,echo.MiddlewareFunc 是一个函数:

type MiddlewareFunc func(HandlerFunc) HandlerFunc

而 echo.HandlerFunc 也是一个函数:

type HandlerFunc func(Context) error

所以,上面的函数嵌套了几层,是典型的闭包。

这是闭包吗?

在 Go 中不支持函数嵌套定义,函数内嵌套函数,必须通过匿名函数的形式。匿名函数在 Go 中是很常见的,比如开启一个  goroutine,通常通过匿名函数。

现在有一个问题,以下代码是闭包吗?

package main  import (       "fmt" )  func main() {       a := 5     func() {         fmt.Println("a =", a)     }() }

如果按照上面网上一般的回答,这不是闭包,因为并没有返回函数。但按照维基百科的定义,这个属于闭包。有没有其他证据呢?

在 Go 语言规范中,关于函数字面值(匿名函数)有这么一句话:

Function literals are closures: they may refer to variables defined in a  surrounding function. Those variables are then shared between the surrounding  function and the function literal, and they survive as long as they are  accessible.

也就是说,函数字面值(匿名函数)是闭包,它们可以引用外层函数定义的变量。

此外,在官方 FAQ 中有这样的说明:

What happens with closures running as goroutines?

例子是:

func main() {     done := make(chan bool)      values := []string{"a", "b", "c"}     for _, v := range values {         go func() {             fmt.Println(v)             done <- true         }()     }      // wait for all goroutines to complete before exiting     for _ = range values {         <-done     } }

这是 Go 中很常见的代码(很容易写错的),FAQ 称开启 goroutine 的那个匿名函数是一个闭包。

03 汇编看看实现

回到开始的题目,我们通过汇编看看,Go  闭包的实现,是不是按照维基百科说的,「闭包在实现上是一个结构体,它存储了一个函数(通常是其入口地址)和一个关联的环境(相当于一个符号查找表)」。

$ go tool compile -S main.go

看关键代码:

0x0000 00000 (main.go:5) TEXT "".app(SB), ABIInternal, $24-8 0x0000 00000 (main.go:5) MOVQ (TLS), CX 0x0009 00009 (main.go:5) CMPQ SP, 16(CX) 0x000d 00013 (main.go:5) PCDATA $0, $-2 0x000d 00013 (main.go:5) JLS 96 0x000f 00015 (main.go:5) PCDATA $0, $-1 0x000f 00015 (main.go:5) SUBQ $24, SP 0x0013 00019 (main.go:5) MOVQ BP, 16(SP) 0x0018 00024 (main.go:5) LEAQ 16(SP), BP 0x001d 00029 (main.go:5) FUNCDATA $0, gclocals&middot;2a5305abe05176240e61b8620e19a815(SB) 0x001d 00029 (main.go:5) FUNCDATA $1, gclocals&middot;33cdeccccebe80329f1fdbee7f5874cb(SB) 0x001d 00029 (main.go:7) LEAQ type.noalg.struct { F uintptr; "".t string }(SB), AX 0x0024 00036 (main.go:7) MOVQ AX, (SP) 0x0028 00040 (main.go:7) PCDATA $1, $0 0x0028 00040 (main.go:7) CALL runtime.newobject(SB) 0x002d 00045 (main.go:7) MOVQ 8(SP), AX 0x0032 00050 (main.go:7) LEAQ "".app.func1(SB), CX 0x0039 00057 (main.go:7) MOVQ CX, (AX) 0x003c 00060 (main.go:7) MOVQ $2, 16(AX) 0x0044 00068 (main.go:7) LEAQ go.string."Hi"(SB), CX 0x004b 00075 (main.go:7) MOVQ CX, 8(AX) 0x004f 00079 (main.go:10) MOVQ AX, "".~r0+32(SP) 0x0054 00084 (main.go:10) MOVQ 16(SP), BP 0x0059 00089 (main.go:10) ADDQ $24, SP 0x005d 00093 (main.go:10) RET 0x005e 00094 (main.go:10) NOP

其中 LEAQ type.noalg.struct { F uintptr; "".t string }(SB), AX 这行表明 Go  对闭包的实现和维基百科说的类似。

现在看看下面这种是不是这么实现的:

package main  import (       "fmt" )  func main() {       a := 5     func() {         fmt.Println("a =", a)     }() }

看看汇编

$ go tool compile -S test.go "".main.func1 STEXT size=215 args=0x8 locals=0x50 funcid=0x0   0x0000 00000 (test.go:9) TEXT "".main.func1(SB), ABIInternal, $80-8   0x0000 00000 (test.go:9) MOVQ (TLS), CX   0x0009 00009 (test.go:9) CMPQ SP, 16(CX)   0x000d 00013 (test.go:9) PCDATA $0, $-2   0x000d 00013 (test.go:9) JLS 205   0x0013 00019 (test.go:9) PCDATA $0, $-1   0x0013 00019 (test.go:9) SUBQ $80, SP   0x0017 00023 (test.go:9) MOVQ BP, 72(SP)   0x001c 00028 (test.go:9) LEAQ 72(SP), BP   0x0021 00033 (test.go:9) FUNCDATA $0, gclocals&middot;69c1753bd5f81501d95132d08af04464(SB)   0x0021 00033 (test.go:9) FUNCDATA $1, gclocals&middot;9fb7f0986f647f17cb53dda1484e0f7a(SB)   0x0021 00033 (test.go:10) MOVQ "".a+88(SP), AX   0x0026 00038 (test.go:10) MOVQ AX, (SP)   0x002a 00042 (test.go:10) PCDATA $1, $0   0x002a 00042 (test.go:10) CALL runtime.convT64(SB)   0x002f 00047 (test.go:10) MOVQ 8(SP), AX   0x0034 00052 (test.go:10) MOVQ AX, ""..autotmp_21+64(SP)   0x0039 00057 (test.go:10) LEAQ type.[2]interface {}(SB), CX   0x0040 00064 (test.go:10) MOVQ CX, (SP)   0x0044 00068 (test.go:10) PCDATA $1, $1   0x0044 00068 (test.go:10) CALL runtime.newobject(SB)   0x0049 00073 (test.go:10) MOVQ 8(SP), AX   0x004e 00078 (test.go:10) LEAQ type.string(SB), CX   0x0055 00085 (test.go:10) MOVQ CX, (AX)   0x0058 00088 (test.go:10) LEAQ ""..stmp_1(SB), CX   0x005f 00095 (test.go:10) MOVQ CX, 8(AX)   0x0063 00099 (test.go:10) LEAQ type.int(SB), CX   0x006a 00106 (test.go:10) MOVQ CX, 16(AX)   0x006e 00110 (test.go:10) PCDATA $0, $-2   0x006e 00110 (test.go:10) CMPL runtime.writeBarrier(SB), $0   0x0075 00117 (test.go:10) JNE 189   0x0077 00119 (test.go:10) MOVQ ""..autotmp_21+64(SP), CX   0x007c 00124 (test.go:10) MOVQ CX, 24(AX)   0x0080 00128 (test.go:10) PCDATA $0, $-1   0x0080 00128 (test.go:10) PCDATA $1, $-1

发现并没有这样的结构体,可见 Go 对这种情况做了特殊处理,因为它不是重复使用的匿名函数。

04 总结

通过以上的讲解,对闭包应该有了更清晰的认识。如果面试中再被问到闭包,你可以这么回答:

对闭包来说,函数在该语言中得是一等公民。一般来说,一个函数返回另外一个函数,这个被返回的函数可以引用外层函数的局部变量,这形成了一个闭包。通常,闭包通过一个结构体来实现,它存储一个函数和一个关联的上下文环境。但  Go 语言中,匿名函数就是一个闭包,它可以直接引用外部函数的局部变量,因为 Go 规范和 FAQ 都这么说了。

到此,关于“Go 闭包的原理和应用”的学习就结束了,希望能够解决大家的疑惑。理论与实践的搭配能更好的帮助大家学习,快去试试吧!若想继续学习更多相关知识,请继续关注创新互联网站,小编会继续努力为大家带来更多实用的文章!

网页标题:Go闭包的原理和应用
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