技术标签: 闭包函数 golang Go语言 Go 闭包 Go语言教程
闭包,其他很多开发语言也有,但是很多开发者对闭包感觉很难懂,也很难用,甚至干脆弃之不用。但既然很多语言包括 Go 语言也提供了闭包这种语法,就肯定有其必要性和某些适用场景。这一节,我们就实践一下 Go 语言的闭包,希望可以了解其特点,理解其原理,知道其适用场景,以便在编程开发中用好闭包,为编程扩展思路发挥作用。
有人说闭包是由函数及其相关应用环境组合而成的实体,也有人说闭包是引用了自由变量的函数,还有人说闭包是指有权访问另一个函数作用域中的变量的函数等等。但是大家听到这些是不是感觉还是很难一下子理解,不能有一个很直观的感性认识。
个人总结 Go 语言闭包概念的通俗理解,是如果一个函数A的返回值是匿名函数B,且这个匿名函数B的函数体内使用了函数A的局部变量C(包括参数),(那么局部变量C在匿名函数体内的使用是引用关系,且会像公共变量一样常驻内存),局部变量C + 匿名函数B 就是闭包。
// test01 项目的 main 包,文件名 main.go
package main
import (
"fmt"
)
func abc() func() int {
x := 10 // 因下面匿名函数使用了 x,所以从这里开始
return func() int {
x += 1
return x
} // 到这里结束,称为闭包
}
// 主函数,程序入口
func main() {
f := abc()
a := f()
b := f()
fmt.Println(a)
fmt.Println(b)
}
上述代码编译执行结果如下:
11
12
第9~14行称为闭包,在第10行开始定义的匿名函数体里,使用了 abc 函数的局部变量 x(第11、12行)。
第18行,变量 f 就代表了上面的匿名函数。
第19、20行,两次调用匿名函数,得到的结果却不一样,很明显第12行返回的 x 不是像其他局部变量那样执行完函数就被销毁了,再次执行会被重新初始化,而更像是对外部变量的引用关系,会保留每次的修改值。
示例演示的就是闭包的最明显特征,接下来我们深入理解闭包的一些特性及原理。
说闭包对其所在函数内的局部变量是引用关系,其实这不是闭包的特例,我们先看一下普通函数与公共变量的关系。
// test01 项目的 main 包,文件名 main.go
package main
import (
"fmt"
)
var x = 10
func f() int {
x += 1
return x
}
// 主函数,程序入口
func main() {
a := f()
b := f()
fmt.Println(a)
fmt.Println(b)
}
上述代码编译执行结果如下:
11
12
在本示例中我们定义了一个普通命名函数 f,函数体内的代码与上一个示例中的匿名函数一样,但在这里 x 是公共变量,根据之前我们实践过的可以得知,公共变量是可以穿透函数的,所以在函数内修改公共变量是会成功并记忆结果的。
那么比较上一个示例,可以看出两个示例中的 x,对于使用它的两个函数(一个是匿名函数、一个是命名函数)来说,x 都是函数的外部变量,都是与函数处在同一个作用域,所以第一个示例中匿名函数体内可以修改 x 就很好理解了,原理是一样的,并没有特殊化,只是第一个示例的匿名函数和 x 是嵌入在 abc 函数内而已。
问题来了,既然第一个示例中 x 也是 abc 函数内的局部变量,那么第一个示例代码执行完第18行后,x 不是应该被销毁了吗,有怎么会记忆后面两行调用匿名函数是对 x 的修改呢?这是需要理解的重点,Go 语言在执行到第18行后,发现有闭包,就将闭包引用的外部变量(abc 的局部变量 x)进行了升级处理(放到堆里)。使它在 abc 函数执行完之后不被销毁,但又不能像其他公共变量那样被其他函数看到(使用),只限于 abc 返回的函数可以调用。等于将 x 保留并藏了起来,仅对 abc 返回的匿名函数可见。所以这是闭包中引用的外部变量具备独有特性的根本所在。
▲ 闭包特性1:闭包匿名函数内修改外部变量,外部变量的值也会变,与公共变量一样是引用关系。
▲ 闭包特性2:闭包匿名函数中引用的外部函数的局部变量是不会被销毁的,效果上相当于闭包有了记忆特征。
// test01 项目的 main 包,文件名 main.go
package main
import (
"fmt"
)
func abc() func() int {
x := 10
return func() int {
x += 1
return x
}
}
// 主函数,程序入口
func main() {
f1 := abc() // 第一次调用 abc
a1 := f1()
b1 := f1()
f2 := abc() // 第二次调用 abc
a2 := f2()
b2 := f2()
fmt.Println("第一次调用 abc 后")
fmt.Println(a1)
fmt.Println(b1)
fmt.Println("第二次调用 abc 后")
fmt.Println(a2)
fmt.Println(b2)
}
上述代码编译执行结果如下:
第一次调用 abc 后
11
12
第二次调用 abc 后
11
12
abc 是闭包所在的函数,在第25、28行分别调用了两次,分别得到两个函数 f1 和 f2,而 f2 又是在 f1 被调用两次后才返回的。也就是 f2 是在变量 x 被修改两次后又调用 abc 函数返回的匿名函数,稍不注意我们可能认为这时返回的 f2 匿名函数内引用的变量 x 的值应该是从 12 开始了。但根据运行结果看以看出,并不是这样,还是从 10 开始计算的。说明第二次调用又产生了一个新的变量,为其分配了新内存。
其实这个原理也是遵循正常函数的特点,就是每次被调用,都会重新初始化其局部变量的特点。
▲ 闭包特性3:闭包所在的函数被多次调用时,返回的闭包引用的变量每次都是全新的一个外部变量的副本,各次之间产生的变量互不影响。
▲ 闭包特性4:闭包可以使引用的变量像公共变量一样常驻内存,但又不是全局可见,仅对闭包可见。
// test01 项目的 main 包,文件名 main.go
package main
import (
"fmt"
)
func abc(x int) (func(int) int, func(int) int) {
f1 := func(i int) int {
x += i
return x
}
f2 := func(i int) int {
x -= i
return x
}
return f1, f2
}
// 主函数,程序入口
func main() {
ff1, ff2 := abc(10)
a1 := ff1(5)
b1 := ff2(5)
a2 := ff1(10)
b2 := ff2(10)
fmt.Println("ff1 加5后:", a1)
fmt.Println("ff2 减5后:", b1)
fmt.Println("ff1 加10后:", a2)
fmt.Println("ff2 减10后:", b2)
}
上述代码编译执行结果如下:
ff1 加5后: 15
ff2 减5后: 10
ff1 加10后: 20
ff2 减10后: 10
示例中 abc 函数返回两个匿名函数,但是两个匿名函数都引用了 abc 函数的参数 x。由于函数的参数也属于函数的局部变量,所以这两个匿名函数也是闭包,参数变量 x 也就同样具备闭包引用函数的特性了。
但这里有个新情况就是两个闭包引用了同一个变量 x,那在调用两个返回的闭包函数时,对变量 x 的影响是怎样的呢?通过示例输出的结果可以看出,在同一个函数内定义的两个闭包,如果都引用同一个变量,那么它们将共享使用这个变量,无论哪个闭包修改这个变量值都会生效。
▲ 闭包特性5:定义闭包时,外部函数的参数与该函数的局部变量同样都属于闭包的外部变量,具有同样的闭包特性。
▲ 闭包特性6:同一个函数定义多个闭包时,若引用了同一个外部变量,那它们将共享使用这个变量,不会单独创造副本。
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