Go Quiz: 从Go面试题看defer语义的底层原理和注意事项

面试题

这是Go Quiz系列的第4篇，关于Go语言的defer语义。

这道题稍微有点迷惑性，通过这道题可以加深我们对Go语言defer关键字底层运行机制的理解。

package main

type Foo struct {
    v int
}

func NewFoo(n *int) Foo {
    print(*n)
    return Foo{}
}

func (Foo) Bar(n *int) {
    print(*n)
}

func main() {
    var x = 1
    var p = &x
    defer NewFoo(p).Bar(p)
    x = 2
    p = new(int)
    NewFoo(p)
}

• A: 100
• B: 102
• C: 022
• D: 011

这道题主要考察以下知识点：

• 被defer的函数或方法什么时候执行？
• 被defer的函数或方法的参数的值是什么时候确定的？
• 被defer的函数或方法如果存在多级调用是什么机制？比如本题的NewFoo(p).Bar(p)就存在二级调用，先调用了NewFoo函数，再调用了Bar方法。

解析

我们再看看官方文档怎么说的：

Each time a "defer" statement executes, the function value and parameters to
the call are evaluated as usual and saved anew but the actual function is not
invoked.

Instead, deferred functions are invoked immediately before the
surrounding function returns, in the reverse order they were deferred.

That is, if the surrounding function returns through an explicit return statement,
deferred functions are executed after any result parameters are set by that
return statement but before the function returns to its caller.

If a deferred function value evaluates to nil, execution panics when the function is
invoked, not when the "defer" statement is executed.

官方文档的前两句话对我们求解本题至关重要，用中文来表述就是：

假设我们在函数A的函数体内运行了defer B(params)，那被defer的函数B的参数会像普通函数调用一样被计算，但是被defer的函数B的调用会延迟到函数A return或者panic之前执行。

如果defer后面跟的是多级函数的调用，只有最后一个函数会被延迟执行。

比如上例里的defer NewFoo(p).Bar(p)中，NewFoo(p)是会被即时执行的，不会延后，只有最后一个方法Bar的调用会被延后执行。

同时，函数的传参也是被即时计算的，也就是defer NewFoo(p).Bar(p)里涉及的参数p的值也是被即时计算保存好的，延后执行的时候就用事先计算好的值。

这道题求解过程如下：

代码	执行结果
var x = 1	定义一个整型变量x，值为1
var p = &x	定义一个指针p，指向变量x
defer NewFoo(p).Bar(p)	NewFoo(p)和参数p会被即时计算。NewFoo(p)的执行结果会打印1，指针p的值是变量x的内存地址，*p也就是变量x的值，Bar的调用会延后到main函数return之前执行
x = 2	修改x的值为2
p = new(int)	修改指针p的值，不再指向x，而是指向新的内存地址，该内存地址存的值是int的零值，也就是0
NewFoo(p)	调用函数NewFoo，打印0。 main函数return之前，执行Bar方法，Bar的参数p的值在defer语句执行的时候就已经确定下来了，是变量x的内存地址，因此Bar方法打印的是变量x的值，也就是2

因此本题的运行结果是102，答案是B。

defer六大原则

最后总结下defer语义要注意的六大关键点：

1. defer后面跟的必须是函数或者方法调用，defer后面的表达式不能加括号。

   defer (fmt.Println(1)) // 编译报错，因为defer后面跟的表达式不能加括号

2. 被defer的函数或方法的参数的值在执行到defer语句的时候就被确定下来了。

   func a() {
       i := 0
       defer fmt.Println(i) // 最终打印0
       i++
       return
   }

   上例中，被defer的函数fmt.Println的参数i在执行到defer这一行的时候，i的值是0，fmt.Println的参数就被确定下来是0了，因此最终打印的结果是0，而不是1。

3. 被defer的函数或者方法如果存在多级调用，只有最后一个函数或方法会被defer到函数return或者panic之前执行，参见上面的说明。

4. 被defer的函数执行顺序满足LIFO原则，后defer的先执行。

   func b() {
       for i := 0; i < 4; i++ {
           defer fmt.Print(i)
       }
   }

   上例中，输出的结果是3210，后defer的先执行。

5. 被defer的函数可以对defer语句所在的函数的命名返回值做读取和修改操作。

   // f returns 42
   func f() (result int) {
       defer func() {
           // result is accessed after it was set to 6 by the return statement
           result *= 7
       }()
       return 6
   }

   上例中，被defer的函数func对defer语句所在的函数f的命名返回值result做了修改操作。

   调用函数f，返回的结果是42。

   执行顺序是函数f先把要返回的值6赋值给result，然后执行被defer的函数func，result被修改为42，然后函数f返回result给调用方，也就返回了42。

6. 即使defer语句执行了，被defer的函数不一定会执行。对这句话不理解的可以参考下面的思考题。

思考题

思考下面这3道题的运行结果是什么？大家可以在评论区留下你们的答案。

题目1：程序运行结果是什么？

package main

type T int

func (t T) M(n int) T {
    print(n)
    return t
}

func main() {
    var t T
    defer t.M(1).M(2)
    t.M(3).M(4)
}

题目2："end"会被打印么？f(1, 2)会不会编译报错？

package main

import "fmt"

type Add func(int, int) int

func main() {
    var f Add
    defer f(1, 2)
    fmt.Println("end")
}

题目3：“test”会被打印么？

package main

import (
    "fmt"
    "os"
)

func test1() {
    fmt.Println("test")
}

func main() {
    defer test1()
    os.Exit(0)
}

开源地址

文章和示例代码开源地址在GitHub: https://github.com/jincheng9/go-tutorial

公众号：coding进阶

个人网站：https://jincheng9.github.io/

知乎：https://www.zhihu.com/people/thucuhkwuji

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References

• https://go101.org/quizzes/def...
• https://github.com/jincheng9/...
• https://golang.google.cn/ref/...