Go 中閉包的底層原理是？
1. 什么是閉包?
一個(gè)函數(shù)內(nèi)引用了外部的局部變量，這種現(xiàn)象，就稱之為閉包。
例如下面的這段代碼中，adder 函數(shù)返回了一個(gè)匿名函數(shù)，而該匿名函數(shù)中引用了 adder 函數(shù)中的局部變量 sum ，那這個(gè)函數(shù)就是一個(gè)閉包。
- package main
- import "fmt"
- func adder() func(int) int {
- sum := 0
- return func(x int) int {
- sum += x
- return sum
- }
- }
而這個(gè)閉包中引用的外部局部變量并不會(huì)隨著 adder 函數(shù)的返回而被從棧上銷毀。
我們嘗試著調(diào)用這個(gè)函數(shù)，發(fā)現(xiàn)每一次調(diào)用，sum 的值都會(huì)保留在 閉包函數(shù)中以待使用。
- func main() {
- valueFunc:= adder()
- fmt.Println(valueFunc(2)) // output: 2
- fmt.Println(valueFunc(2)) // output: 4
- }
2. 復(fù)雜的閉包場(chǎng)景
寫(xiě)一個(gè)閉包是比較容易的事，但單單會(huì)寫(xiě)簡(jiǎn)單的閉包函數(shù)，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，如果不搞清楚閉包真正的原理，那很容易在一些復(fù)雜的閉包場(chǎng)景中對(duì)函數(shù)的執(zhí)行邏輯進(jìn)行誤判。
別的不說(shuō)，就拿下來(lái)這個(gè)例子來(lái)說(shuō)吧?
你覺(jué)得它會(huì)打印什么呢?
是 6 還是 11 呢?
- import "fmt"
- func func1() (i int) {
- i = 10
- defer func() {
- i += 1
- }()
- return 5
- }
- func main() {
- closure := func1()
- fmt.Println(closure)
- }
3. 閉包的底層原理?
還是以最上面的例子來(lái)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
- }
我們先對(duì)它進(jìn)行逃逸分析，很容易發(fā)現(xiàn) sum 作為 adder 函數(shù)局部變量，并不是分配在棧上，而是分配在堆上的。
這就解決了第一個(gè)疑惑：為什么 adder 函數(shù)返回后， sum 不會(huì)隨之銷毀?
- $ 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
可另一個(gè)問(wèn)題，又浮現(xiàn)出來(lái)了，就算它不會(huì)銷毀，那閉包函數(shù)若是存儲(chǔ)的若是 sum 拷貝后的值，那每次調(diào)用閉包函數(shù)，里面的 sum 應(yīng)該都是一樣的，調(diào)用兩次都應(yīng)該返回 2，而不是可以累加記錄。
因此，可以大膽猜測(cè)，閉包函數(shù)的結(jié)構(gòu)體里存儲(chǔ)的是 sum 的指針。
為了驗(yàn)證這一猜想，只能上匯編了。
通過(guò)執(zhí)行下面的命令，可以輸出對(duì)應(yīng)的匯編代碼
- go build -gcflags="-S" demo.go
輸出的內(nèi)容相當(dāng)之多，我提取出下面最關(guān)鍵的一行代碼，它定義了閉包函數(shù)的結(jié)構(gòu)體。
其中 F 是函數(shù)的指針，但這不是重點(diǎn)，重點(diǎn)是 sum 存儲(chǔ)的確實(shí)是指針，驗(yàn)證了我們的猜。
- type.noalg.struct { F uintptr; "".sum *int }(SB), CX
4. 迷題揭曉
有了上面第三節(jié)的背景知識(shí)，那對(duì)于第二節(jié)給出的這道題，想必你也有答案了。
首先，由于 i 在函數(shù)定義的返回值上聲明，因此根據(jù) go 的 caller-save 模式， i 變量會(huì)存儲(chǔ)在 main 函數(shù)的棧空間。
然后，func1 的 return 重新把 5 賦值給了 i ，此時(shí) i = 5
由于閉包函數(shù)存儲(chǔ)了這個(gè)變量 i 的指針。
因此最后，在 defer 中對(duì) i 進(jìn)行自增，是直接更新到 i 的指針上，此時(shí) i = 5+1，所以最終打印出來(lái)的結(jié)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. 再度變題
上面那題聽(tīng)懂了的話，再來(lái)看看下面這道題。
func1 的返回值我們不寫(xiě)變量名 i 了，然后原先返回具體字面量，現(xiàn)在改成變量 i ，就是這兩小小小的改動(dòng)，會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行結(jié)果大大不同，你可以思考一下結(jié)果。
- import "fmt"
- func func1() (int) {
- i := 10
- defer func() {
- i += 1
- }()
- return i
- }
- func main() {
- closure := func1()
- fmt.Println(closure)
- }
如果你在返回值里寫(xiě)了變量名，那么該變量會(huì)存儲(chǔ) main 的棧空間里，而如果你不寫(xiě)，那 i 只能存儲(chǔ)在 func1 的棧空間里，與此同時(shí)，return 的值，不會(huì)作用于原變量 i 上，而是會(huì)存儲(chǔ)在該函數(shù)在另一塊棧內(nèi)存里。
因此你在 defer 中對(duì)原 i 進(jìn)行自增，并不會(huì)作用到 func1 的返回值上。
所以打印的結(jié)果，只能是 10。
你答對(duì)了嗎?
6. 最后一個(gè)問(wèn)題
不知道你有沒(méi)有發(fā)現(xiàn)，在第一節(jié)示例中的 sum 是存儲(chǔ)在堆內(nèi)存中的，而后面幾個(gè)示例都是存儲(chǔ)在棧內(nèi)存里。
這是為什么呢?
仔細(xì)對(duì)比，不難發(fā)現(xiàn)，示例一返回的是閉包函數(shù)，閉包函數(shù)在 adder 返回后還要在其他地方繼續(xù)使用，在這種情況下，為了保證閉包函數(shù)的正常運(yùn)行，無(wú)論閉包函數(shù)在哪里，i 都不能回收，所以 Go 編譯器會(huì)智能地將其分配在堆上。
而后面的其他示例，都只是涉及了閉包的特性，并不是直接把閉包函數(shù)返回，因此完全可以將其分配在棧上，非常的合理。
是不是很簡(jiǎn)單呢?
