Go中的匿名函数与闭包
关键词:
函数式编程 闭包 匿名函数 匿名函数特别适合作为函数或方法的回调
在Go中函数是一等公民，和string，int等一样。 而在C、C++ 等不支持匿名函数的语言中，函数不能在运行期创建
go 学习笔记之仅仅需要一个示例就能讲清楚什么闭包
闭包 与 普通函数的区别
在(普通)函数里面定义一个内部函数(匿名函数)，并且这个内部函数(匿名函数)用到了外面(普通)函数的变量，那么将这个内部函数和用到的一些变量统称为闭包
-
在闭包中，既有函数，又有数据，而且(其内部定义的)数据是闭包里面独有的数据，与外界无影响；
-
(普通)函数中，需要使用的全局变量，在一定程度上是受到限制的，因为全局变量不仅仅是一个函数使用，其他的函数也可能会使用到，一旦修改会影响到其他函数使用全局变量，所以全局变量不能随便修改从而在函数的使用中受到一定局限性
匿名函数和闭包的关系
简单来说匿名函数是指不需要定义函数名的一种函数实现方式。匿名函数是由一个不带函数名的函数声明和函数体组成。匿名函数的优越性在于可以直接使用函数内的变量，不必声明（一个子方法）所以（在某些场景下）被广泛使用
关于闭包的定义存在以下广泛流传的公式：闭包=函数+引用环境。函数指的是匿名函数，引用环境指的是编译器发现闭包，直接将闭包引用的外部变量在堆上分配空间；当闭包引用了函数的内部变量（即局部变量）时，每次调用的外部变量数据都会跟随闭包的变化而变化，闭包函数和外部变量是共享的。
显然，闭包只能通过匿名函数实现，可以把闭包看作是有状态的匿名函数，反过来，如果匿名函数引用了外部变量，就形成了一个闭包
Go 函数式编程篇（三）：匿名函数和闭包
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。在Go中，「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）和一个关联的上下文环境（相当于一个符号查找表）」
type closure struct {
F uintptr // 函数指针，代表着内部匿名函数
x *int // 自由变量x，代表着对外部环境的引用
}
Go函数闭包底层实现
在Go，PHP中，匿名函数可以认为就是闭包(Go 规范和 FAQ 都这么说了 )，哪怕这个匿名函数没有入参，没有引用外部的变量，也没有任何返回值，如func(){
print(123)
}()
严格来说，这其实只是个匿名函数， 不算闭包。
但Go里称其为闭包也ok，即模糊了匿名函数和闭包的界限(有引用外部变量的匿名函数为闭包)
一道 Go 闭包题，面试官说原来自己答错了：面别人也涨知识
一些例子
无参数也无返回值的匿名函数
package main
import (
"fmt"
)
func main() {
f := func() {
fmt.Println("不加括号就只是定义，赋值给f，可通过f()来调用")
}
f()
fmt.Printf("变量f的类型为: %T\n", f) // func()
// 下面这种方式定义，只在此调用一次，不如上面的方式，可以随时复用
fmt.Println("--------------")
func() {
fmt.Println("而加上最后加上()就是直接调用(这种方式只能在此调用一次，没法复用了)")
}()
}
输出:
不加括号就只是定义，赋值给f，可通过f()来调用
变量f的类型为: func()
--------------
而加上最后加上()就是直接调用(这种方式只能在此调用一次，没法复用了)
带参数的匿名函数
package main
import (
"fmt"
)
func main() {
i := 0
// 后面有()，一次执行
func(i int) {
fmt.Println(i + 1)
}(i)
i = -100000
// 赋值给add,可通过add()方式多次调用
add := func(k int) {
fmt.Println(k + 6)
}
add(200)
}
输出:
1
206
配合defer，可以使问题非常复杂。也是高阶面试常问的~
变形1：
package main
import (
"fmt"
)
func main() {
i := 0
// 后面有()，一次执行
defer func(i int) {
fmt.Println(i + 1)
}(i)
i = -100000
// 赋值给add,可通过add()方式多次调用
add := func(k int) {
fmt.Println(k + 6)
}
add(200)
}
输出:
206
1
目前还好理解，defer在return时执行(确切地说，是在return和计算return值的中间执行)
变形2：
package main
import (
"fmt"
)
func main() {
i := 0
// 后面有()，一次执行
defer func(k int) {
fmt.Println(i + 1)
}(i)
i = -100000
// 赋值给add,可通过add()方式多次调用
add := func(k int) {
fmt.Println(k + 6)
}
add(200)
}
输出:
206
-99999
如果有人说Go简单，可以请其解释一下这个输出..
有返回值的匿名函数
package main
import "fmt"
func main() {
name := "张三"
say := func(name string) string {
return "hello " + name
}
res := say(name)
fmt.Println(res) //hello 张三
}
当返回值是匿名函数
package main
import "fmt"
func main() {
a := Fun()
b := a("hello ")
c := a("hello ")
d := Fun()
e := d("hello ")
f := d("hello ")
fmt.Println(b) //world+hello
fmt.Println(c) //world+hello hello
fmt.Println(e) //world+hello
fmt.Println(f) //world+hello hello
}
func Fun() func(string) string {
rs := "world+"
return func(args string) string {
rs += args
return rs
}
}
等同于
package main
import "fmt"
func main() {
cui := func() func(string) string {
rs := "world+"
return func(args string) string {
rs += args
return rs
}
}
a := cui()
b := a("hello ")
c := a("hello ")
d := cui()
e := d("hello ")
f := d("hello ")
fmt.Println(b) //world+hello
fmt.Println(c) //world+hello hello
fmt.Println(e) //world+hello
fmt.Println(f) //world+hello hello
}
参考自 GO 匿名函数和闭包[1]
当参数是匿名函数
参考下方[回调函数：闭包可以用作回调函数(例如在异步编程中，可以捕获外部函数的上下文) && 高阶函数：闭包可以用作高阶函数的参数，并在调用时返回新的函数？（将匿名函数作为函数参数；可以让该函数执行多种不同逻辑）]( "回调函数：闭包可以用作回调函数(例如在异步编程中，可以捕获外部函数的上下文) && 高阶函数：闭包可以用作高阶函数的参数，并在调用时返回新的函数？（将匿名函数作为函数参数；可以让该函数执行多种不同逻辑）")
多个匿名函数
package main
import "fmt"
func main() {
f1, f2 := F(1, 2)
fmt.Println(f1(4)) //6
fmt.Println(f2()) //6
}
func F(x, y int) (func(int) int, func() int) {
f1 := func(z int) int {
return (x + y) * z / 2
}
f2 := func() int {
return 2 * (x + y)
}
return f1, f2
}
常见使用场景
私有数据：闭包可以捕获函数内部的数据，并且对外部不可见。这是一种创建私有数据的方法（保证局部变量的安全性）
package main
import "fmt"
func main() {
var j int = 1
f := func() {
var i int = 1 // i 在闭包内部定义，其值被隔离，不能从外部修改
fmt.Printf("i, j: %d, %d\n", i, j)
}
f()
j += 2
f() // 对比下面的输出，可见并不是调用时刻的值，而只是记录变量的引用
defer f()
j += 10000
}
输出:
i, j: 1, 1
i, j: 1, 3
i, j: 1, 10003
package main
import (
"fmt"
)
func main() {
accumulator := SomeFunc() //使用accumulator变量接收一个闭包
// 累加计数并打印
fmt.Println("The first call CallNum is ", accumulator()) //运行结果为：The first call CallNum is 1
// 累加计数并打印
fmt.Println("The second call CallNum is ", accumulator()) //运行结果为：The second call CallNum is 2
}
func SomeFunc() func() int { // 创建一个函数，返回一个闭包，闭包每次调用函数会对函数内部变量进行累加
var CallNum = 0 //函数调用次数，系函数内部变量，外部无法访问，仅当函数被调用时进行累加
return func() int { // 返回一个闭包
CallNum++ //对value进行累加
//实现函数具体逻辑
return CallNum // 返回内部变量value的值
}
}
输出:
The first call CallNum is 1
The second call CallNum is 2
通过闭包既没有暴露CallNum这个变量，又实现了为函数计数的目的
回调函数：闭包可以用作回调函数(例如在异步编程中，可以捕获外部函数的上下文) && 高阶函数：闭包可以用作高阶函数的参数，并在调用时返回新的函数？（将匿名函数作为函数参数；可以让该函数执行多种不同逻辑）
Go基础系列：函数(2)——回调函数和闭包 [2]
参考自 【Go基础】搞懂函数回调和闭包[3]
回调函数就是一个通过函数指针调用的函数。如果你把函数的指针（地址）作为参数传递给另一个函数，当这个指针被用来调用其所指向的函数时，就说这是回调函数。回调函数不是由该函数的实现方直接调用，而是在特定的事件或条件发生时由另外一方调用的，用于对该事件或条件进行响应。
日常开发中，可以将函数B作为另一个函数A的参数，可以使得函数A的通用性更强（可随意定义函数B，只要满足规则，函数A都可以去处理），这比较适合于回调函数。
下面看几个简单的例子来理解回调：
package main
import "fmt"
type Callback func(x, y int) int
// 提供一个接口，让外部去实现
func test1(x, y int, callback Callback) int {
return callback(x, y)
}
// 回调函数的具体实现
func calculationXOR(x, y int) int {
return x ^ y
}
func calculationAND(x, y int) int {
return x & y
}
// 回调函数的具体实现
func main() {
fmt.Println(test1(2, 3, calculationXOR)) //这样调用test1就能实现异或 以及 与的运算
fmt.Println(test1(2, 3, calculationAND))
}
1
2
再看个简单例子：将字符串转为Int，转换失败时执行回调函数，输出错误信息
package main
import (
"fmt"
"strconv"
)
type Callback func(msg string)
// 将字符串转换为int64，如果转换失败调用Callback
func stringToInt(s string, callback Callback) int64 {
if value, err := strconv.ParseInt(s, 0, 0); err != nil {
callback(err.Error())
return 0
} else {
return value
}
}
// 记录日志消息的具体实现
func errLog(msg string) {
fmt.Println("Convert error(转换发生了错误!): ", msg)
}
func main() {
fmt.Println(stringToInt("18", errLog))
fmt.Println(stringToInt("hh", errLog))
}
输出:
18
Convert error(转换发生了错误!): strconv.ParseInt: parsing "hh": invalid syntax
下面这个例子和第一个类似:
package main
import "fmt"
func main() {
// 普通的加法操作
add1 := func(a, b int) int {
return a + b
}
// 定义另一种加法规则（即 加数*10+第二个加数）
base := 10
add2 := func(a, b int) int {
return a*base + b
}
handleAdd(1, 2, add1)
handleAdd(1, 2, add2)
}
// 将匿名函数作为参数
func handleAdd(a, b int, call func(int, int) int) {
fmt.Println(call(a, b))
}
输出:
3
12
这样就可以通过一个函数执行多种不同加法实现算法，提升代码的复用性
可以基于这个功能特性实现一些更复杂的业务逻辑，如 Go 官方 net/http 包底层的路由处理器[4]也是这么实现的：
// HandleFunc registers the handler function for the given pattern
// in the DefaultServeMux.
// The documentation for ServeMux explains how patterns are matched.
func HandleFunc(pattern string, handler func(ResponseWriter, *Request)) {
DefaultServeMux.HandleFunc(pattern, handler)
}
Go源码中还有非常多的将func作为参数的高阶函数，参数的func即回调函数，更多可参考
可通过关键字func(检索
延迟计算：闭包可以延迟计算，直到闭包被调用时才执行计算(将匿名函数作为函数返回值)
package main
import "fmt"
// 将函数作为返回值
func deferAdd(a, b int) func() int {
return func() int {
return a + b
}
}
func main() {
// 此时返回的是匿名函数
addFunc := deferAdd(1, 2)
// 这里才会真正执行加法操作
fmt.Println(addFunc()) // 3
}
Go函数闭包底层实现
易错问题
循环里打印出的都是最后一个值
case1
package main
import "fmt"
func main() {
// 此时a是F()的返回值，即一个[]func()
//a := F()
a := func() []func() {
b := make([]func(), 3, 3)
for i := 0; i < 3; i++ {
b[i] = func() {
fmt.Println(&i, i)
}
}
return b
}()
a[0]( "0") //0x140000200c8 3
a[1]( "1") //0x140000200c8 3
a[2]( "2") //0x140000200c8 3
}
//func F() []func() {
// b := make([]func(), 3, 3)
// for i := 0; i < 3; i++ {
// b[i] = func() {
// fmt.Println(&i, i)
// }
// }
// return b
//}
解决办法:
每次复制变量 i 然后传到匿名函数中，让闭包的环境变量不相同。
package main
import "fmt"
func main() {
a := F()
a[0]( "0") //0x14000128008 0
a[1]( "1") //0x14000128010 1
a[2]( "2") //0x14000128018 2
}
func F() []func() {
b := make([]func(), 3, 3)
for i := 0; i < 3; i++ {
b[i] = (func(j int) func() {
return func() {
fmt.Println(&j, j)
}
})(i)
}
return b
}
//或者
//package main
//
//import "fmt"
//
//func main() {
// a := F()
// a[0]( "0") //0xc00004c080 0
// a[1]( "1") //0xc00004c088 1
// a[2]( "2") //0xc00004c090 2
//}
//func F() []func() {
// b := make([]func(), 3, 3)
// for i := 0; i < 3; i++ {
// j := i
// b[i] = func() {
// fmt.Println(&j, j)
// }
// }
// return b
//}
参考自 GO 匿名函数和闭包[5]
package main
import "fmt"
func main() {
// 保存函数闭包
var s []func()
for _, v := range []string{"a", "b", "c", "d", "e"} {
s = append(s, func() {
// 捕获v, 保存在闭包中
fmt.Printf("value: %v\n", v)
})
}
for _, f := range s {
f()
}
}
输出:
value: e
value: e
value: e
value: e
value: e
闭包中捕获的v不是"值", 而是"有地址的变量"（如GoLang闭包，注意！这里有蹊跷 中图1所示），且创建闭包时，循环变量的值已经被确定，并与闭包关联。当闭包被调用时，它使用捕获的值，而不是当前值，解决的关键就在于重新声明变量，这样每个闭包都有自己的变量，能够正确地访问其所需的值
case2（for range+Goroutine 使用闭包不当）
package main
import (
"fmt"
"time"
)
func main() {
tests1ice := []int{1, 2, 3, 4, 5}
for _, v := range tests1ice {
go func() {
fmt.Println(v)
}()
}
time.Sleep(2 * time.Second)
}
5
5
5
5
5
由于没有在Goroutine中对切片执行写操作，所以首先排除了内存屏障的问题，最终还是通过反编译查看汇编代码，发现Goroutine打印的变量v，其实是地址引用，Goroutine执行的时候变量v所在地址所对应的值已经发生了变化，汇编代码如下：
for _, v := range tests1ice {
499224: 48 8d 05 f5 af 00 00 lea 0xaff5(%rip),%rax # 4a4220 <type.*+0xa220>
49922b: 48 89 04 24 mov %rax,(%rsp)
49922f: e8 8c 3a f7 ff callq 40ccc0
499234: 48 8b 44 24 08 mov 0x8(%rsp),%rax
499239: 48 89 44 24 48 mov %rax,0x48(%rsp)
49923e: 31 c9 xor %ecx,%ecx
499240: eb 3e jmp 499280 0xc0>
499242: 48 89 4c 24 18 mov %rcx,0x18(%rsp)
499247: 48 8b 54 cc 20 mov 0x20(%rsp,%rcx,8),%rdx
49924c: 48 89 10 mov %rdx,(%rax)
go func() {
49924f: c7 04 24 08 00 00 00 movl $0x8,(%rsp)
499256: 48 8d 15 f3 b7 02 00 lea 0x2b7f3(%rip),%rdx # 4c4a50 <go.func.*+0x6c>
49925d: 48 89 54 24 08 mov %rdx,0x8(%rsp)
499262: 48 89 44 24 10 mov %rax,0x10(%rsp)
499267: e8 54 3a fa ff callq 43ccc0
解决方案一：在参数方式向匿名函数传递值引用
package main
import (
"fmt"
"time"
)
func main() {
tests1ice := []int{1, 2, 3, 4, 5}
for _, v := range tests1ice {
w := v
go func(w int) {
fmt.Println(w)
}(w)
}
time.Sleep(time.Second)
}
2
4
5
1
3
解决方案二：在调用gorouinte前将变量进行值拷贝
package main
import (
"fmt"
"time"
)
func main() {
tests1ice := []int{1, 2, 3, 4, 5}
for _, v := range tests1ice {
w := v
go func() {
fmt.Println(w)
}()
}
time.Sleep(time.Second)
}
1
3
2
5
4
Go的闭包看你犯错，Rust却默默帮你排坑
另外的例子:
package main
import (
"fmt"
"time"
)
func main() {
s := []int{1, 2, 3}
for _, v := range s {
go func() {
fmt.Println(v) // 输出结果3 3 3
}()
}
time.Sleep(1e9)
}
无法得到预期结果1，2，3的原因是在没有将变量 v 的拷贝值传进匿名函数之前，只能获取最后一次循环的值,是新手最容易遇到的坑之一。有效规避方式为每次将变量v的拷贝传进函数：
package main
import (
"fmt"
"time"
)
func main() {
s := []int{1, 2, 3}
for _, v := range s {
go func(v int) {
fmt.Println(v) // 输出结果1，2，3或 1，3，2 或其他顺序
}(v)
}
time.Sleep(1e9)
}
搭配defer使用：往defer里传入一个闭包，虽然是值传递，但是拷贝的是函数指针，可以解决一些使用defer会立刻拷贝函数中引用的外部参数引起的时机问题。
package main
import "fmt"
func main() {
x, y := 1, 2
defer func(a int) {
fmt.Printf("x:%d,y:%d\n", a, y) // y 为闭包引用，最终结果为x：1，y：102
}(x) // 复制 x 的值
x += 100
y += 100
}
无法得到期待的结果x：1，y：2的原因是：defer 调用会在当前函数执行结束前才被执行，这些调用被称为延迟调用，而defer 中使用匿名函数是一个闭包，y为闭包引用的外部变量会跟着闭包环境变化，当延迟调用时y已经变成102，所以最终输出的y也不再是2了。
有效规避方式只需要去掉defer即可
参考资料
[1]GO 匿名函数和闭包: https://segmentfault.com/a/1190000018689134
[2]Go基础系列：函数(2)——回调函数和闭包 : https://www.cnblogs.com/f-ck-need-u/p/9878898.html
[3]【Go基础】搞懂函数回调和闭包: https://blog.csdn.net/dl962454/article/details/123460053
[4]路由处理器: https://github.com/golang/go/blob/master/src/net/http/server.go#L2573
[5]GO 匿名函数和闭包: https://segmentfault.com/a/1190000018689134
本文由 mdnice 多平台发布