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Go中闭包的底层原理是什么

2023-06-25 11:43

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这篇文章将为大家详细讲解有关Go中闭包的底层原理是什么,小编觉得挺实用的,因此分享给大家做个参考,希望大家阅读完这篇文章后可以有所收获。

1. 什么是闭包?

一个函数内引用了外部的局部变量,这种现象,就称之为闭包。

例如下面的这段代码中,adder 函数返回了一个匿名函数,而该匿名函数中引用了 adder 函数中的局部变量 sum ,那这个函数就是一个闭包。

package main  import "fmt"  func adder() func(int) int {     sum := 0     return func(x int) int {         sum += x         return sum     } }

而这个闭包中引用的外部局部变量并不会随着 adder 函数的返回而被从栈上销毁。

我们尝试着调用这个函数,发现每一次调用,sum 的值都会保留在 闭包函数中以待使用。

func main() {      valueFunc:= adder()      fmt.Println(valueFunc(2))     // output: 2      fmt.Println(valueFunc(2))   // output: 4 }

2. 复杂的闭包场景

写一个闭包是比较容易的事,但单单会写简单的闭包函数,还远远不够,如果不搞清楚闭包真正的原理,那很容易在一些复杂的闭包场景中对函数的执行逻辑进行误判。

别的不说,就拿下来这个例子来说吧?

你觉得它会打印什么呢?

是 6 还是 11 呢?

import "fmt"  func func1() (i int) {     i = 10     defer func() {         i += 1     }()     return 5 }  func main() {     closure := func1()     fmt.Println(closure) }

3. 闭包的底层原理?

还是以最上面的例子来分析

package main  import "fmt"  func adder() func(int) int {     sum := 0     return func(x int) int {         sum += x         return sum     } }  func main() {     valueFunc:= adder()     fmt.Println(valueFunc(2))     // output: 2 }

我们先对它进行逃逸分析,很容易发现 sum 作为 adder 函数局部变量,并不是分配在栈上,而是分配在堆上的。

这就解决了第一个疑惑:为什么 adder 函数返回后, sum 不会随之销毁?

$ go build -gcflags="-m -m -l" demo.go # command-line-arguments ./demo.go:8:3: adder.func1 capturing by ref: sum (addr=true assign=true width=8) ./demo.go:7:9: func literal escapes to heap: ./demo.go:7:9:   flow: ~r0 = &{storage for func literal}: ./demo.go:7:9:     from func literal (spill) at ./demo.go:7:9 ./demo.go:7:9:     from return func literal (return) at ./demo.go:7:2 ./demo.go:6:2: sum escapes to heap: ./demo.go:6:2:   flow: {storage for func literal} = &sum: ./demo.go:6:2:     from func literal (captured by a closure) at ./demo.go:7:9 ./demo.go:6:2:     from sum (reference) at ./demo.go:8:3 ./demo.go:6:2: moved to heap: sum ./demo.go:7:9: func literal escapes to heap ./demo.go:15:23: valueFunc(2) escapes to heap: ./demo.go:15:23:   flow: {storage for ... argument} = &{storage for valueFunc(2)}: ./demo.go:15:23:     from valueFunc(2) (spill) at ./demo.go:15:23 ./demo.go:15:23:   flow: {heap} = {storage for ... argument}: ./demo.go:15:23:     from ... argument (spill) at ./demo.go:15:13 ./demo.go:15:23:     from fmt.Println(valueFunc(2)) (call parameter) at ./demo.go:15:13 ./demo.go:15:13: ... argument does not escape ./demo.go:15:23: valueFunc(2) escapes to heap

可另一个问题,又浮现出来了,就算它不会销毁,那闭包函数若是存储的若是 sum 拷贝后的值,那每次调用闭包函数,里面的 sum 应该都是一样的,调用两次都应该返回 2,而不是可以累加记录。

因此,可以大胆猜测,闭包函数的结构体里存储的是 sum 的指针。

为了验证这一猜想,只能上汇编了。

通过执行下面的命令,可以输出对应的汇编代码

go build -gcflags="-S" demo.go

输出的内容相当之多,我提取出下面最关键的一行代码,它定义了闭包函数的结构体。

其中 F 是函数的指针,但这不是重点,重点是 sum 存储的确实是指针,验证了我们的猜。

type.noalg.struct { F uintptr; "".sum *int }(SB), CX

4. 迷题揭晓

有了上面第三节的背景知识,那对于第二节给出的这道题,想必你也有答案了。

首先,由于 i 在函数定义的返回值上声明,因此根据 go 的 caller-save 模式, i 变量会存储在 main 函数的栈空间。

然后,func1 return 重新把 5 赋值给了 i ,此时 i = 5

由于闭包函数存储了这个变量 i 的指针。

因此最后,在 defer 中对 i 进行自增,是直接更新到 i 的指针上,此时 i = 5+1,所以最终打印出来的结果是 6

import "fmt"  func func1() (i int) {     i = 10     defer func() {         i += 1     }()     return 5 }  func main() {     closure := func1()     fmt.Println(closure) }

5. 再度变题

上面那题听懂了的话,再来看看下面这道题。

func1 的返回值我们不写变量名 i 了,然后原先返回具体字面量,现在改成变量 i ,就是这两小小小的改动,会导致运行结果大大不同,你可以思考一下结果。

import "fmt"  func func1() (int) {     i := 10     defer func() {         i += 1     }()     return i }  func main() {     closure := func1()     fmt.Println(closure) }

如果你在返回值里写了变量名,那么该变量会存储 main 的栈空间里,而如果你不写,那 i 只能存储在 func1 的栈空间里,与此同时,return 的值,不会作用于原变量 i 上,而是会存储在该函数在另一块栈内存里。

因此你在 defer 中对原 i 进行自增,并不会作用到 func1 的返回值上。

所以打印的结果,只能是 10。

你答对了吗?

关于“Go中闭包的底层原理是什么”这篇文章就分享到这里了,希望以上内容可以对大家有一定的帮助,使各位可以学到更多知识,如果觉得文章不错,请把它分享出去让更多的人看到。

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