从零开始学GO ---- Go中函数的方方面面

桃扇骨 2022-12-20 02:10 155阅读 0赞

### 从零开始学GO ---- Go中函数的方方面面 ###

在 Go 语言中，函数可是一等的（first-class）公民，函数类型也是一等的数据类型

*  函数是一种类型，函数类型变量可以像其他类型变量一样使用，可以作为其他函数的参数或返回值，也可以直接调用执行
 *  函数支持多值返回
 *  支持闭包
 *  函数支持可变参数

#### 函数 ####

一个函数的定义包括如下几个部分：函数声明关键字func、函数名、参数列表、返回列表和函数体。【首字母的大小写决定了该函数在其他包的可见性：大写时其他包可见，小写时只有相同的包才可见】

func funcName(param-list)(result-list){
        
        function-body
    }

*  函数可以没有参数也没有返回值(默认返回0)
    
        func A(){
              
            fmt.Println("a")
        }
 *  多个相邻的相同类型的参数可以简写
    
        func add(a,b int)int{
              
        	return a+b
        }
 *  支持有名的返回值，参数名相当于函数体内最外层的局部变量，命名返回值会被初始化为类型零值，最后的return可以不带参数名直接返回
    
        func add2(a, b int) (sum int) {
              
        	sum = a + b
        	return   //return sum的简写
        }
 *  不支持函数重载
 *  不支持命名函数的嵌套，但支持嵌套匿名函数
 *  可变参数，参数可以不固定，Go语言中的可变参数通过在参数名后加`...`来标识【所有不定参数的类型必须相同，并且必须是最后一个参数，不定参数相当于切片，切片也可以直接作为参数传递给不定参数】
    
        func sum(x ...int) int {
              
        	//	fmt.Println(x) //x是一个切片
        	sum := 0
        	for _, v := range x {
              
        		sum = sum + v
        	}
        	return sum
        }
        
        func main() {
              
        	ret1 := sum()
        	ret2 := sum(1)
        	ret3 := sum(1, 2)
        	ret4 := sum(1, 2, 3)
        	fmt.Println(ret1, ret2, ret3, ret4) //0 1 3 6
        }
 *  可以多值返回函数，如果有多个返回值时必须用`()`将所有返回值包裹起来
    
        func sumAndSub(x,y int) (sum,sub int) {
              
        	sum=x+y
        	sub=x-y
        	return
        }

#### 实参到形参的传递 ####

Go函数实参到形参的传递永远是值拷贝，有时函数调用后实参指向的值发生变化，是因为参数传递的是指针值的拷贝，实参是一个指针变量，传递给形参的是这个指针变量的副本，二者指向同一地址，本质上参数传递仍然是值拷贝。

package main
    
    import "fmt"
    
    func tpvalue(a int) int {
         //传值
    	a = a + 1
    	return a
    }
    
    func tppointer(a *int) {
         //传指针
    	*a = *a + 1
    	return
    }
    
    func main() {
        
    	a := 10
    	tpvalue(a) //实参传递给形参的是值拷贝
    	fmt.Println(a)  //10
    
    	tppointer(&a) //实参传递给形参的是值拷贝，但是传递的是地址值
    	fmt.Println(a)  //11
    }

#### 函数类型和函数变量 ####

函数类型又名函数签名，一个函数的类型就是函数的定义首行去掉函数名、参数名和 `{` ,通过`fmt.Printf`的`%T`来打印函数的类型。

package main
    
    import "fmt"
    
    func add(a, b int) int {
        
    	return a + b
    }
    
    func sub(a, b int) int {
        
    	return a - b
    }
    
    func main() {
        
    	fmt.Printf("add: %T\n", add)  //add: func(int, int) int
    	fmt.Printf("sub: %T\n", sub)  //sub: func(int, int) int
    }

可以看到，`add`和`sub` 的函数类型是一致的。

可以使用 `type` 定义函数类型，函数类型变量可以作为函数的返回值和参数

func add(a, b int) int {
        
    	return a + b
    }
    
    func sub(a, b int) int {
        
    	return a - b
    }
    
    func main() {
        
    	type cal func(int, int) int //通过type定义函数类型
    	var c cal                   //声明一个函数变量
    	c = add                     //给函数变量赋值
    	fmt.Printf("%d\n", c(1, 2)) //3
    	c = sub                     //给函数变量赋值
    	fmt.Printf("%d\n", c(2, 1)) //1
    }

#### 高阶函数 ####

高阶函数可以满足下面的两个条件：

*  接受其他的函数作为参数传入
 *  把其他的函数作为结果返回

只要满足以上任意一点便可以说该函数是一个高阶函数

问题：编写calculate函数来实现两个整数间的加减运算，但是希望两个整数和具体的操作都由该函数的调用方给出

分析可知，要实现的函数传入的参数，不止两个int类型，而且还有一个函数类型变量，用来表示具体的操作

//首先实现加减
    func add(a, b int) int {
        
    	return a + b
    }
    func sub(a, b int) int {
        
    	return a - b
    }
    type operator func(int,int) int  //用来表示具体的操作
    
    func calculate(x int, y int, op operate) (int, error) {
        
      if op == nil {
        
        return 0, errors.New("invalid operation")
      }
      //返回op(x,y)
      return op(x, y), nil
    }

先用卫述语句检查一下参数，如果operate类型的参数op为nil，那么就直接返回0和一个代表了具体错误的error类型值。如果检查无误，那么就调用op并把那两个操作数传给它，最后返回op返回的结果和代表没有错误发生的nil。

#### 匿名函数 ####

Go提供两种函数：有名函数和匿名函数。匿名函数可以看作函数字面量，所有直接使用函数类型变量的地方都可以由匿名函数代替。匿名函数可以直接赋值给函数变量，可以作为实参，可以作为返回值，可以直接被调用。

匿名函数因为没有函数名，所以没办法像普通函数那样调用，所以匿名函数需要保存到某个变量或者作为立即执行函数

//匿名函数被直接赋值函数变量
    var sum = func(a, b int) int {
        
    	return a + b
    }

通常匿名函数多用来实现回调函数和闭包

#### 闭包 ####

闭包是指函数及其相关引用环境组成的实体，一般通过匿名函数中引用外部函数的局部变量或包全局变量构成。

**闭包=函数+引用环境**

闭包对闭包外的环境引用是直接引用，编译器检测到闭包，会将闭包引用的外部变量分配到堆上。

如果函数返回的闭包引用了该函数的局部变量(参数或者函数内部变量)

1.  多次调用该函数，则返回的多个闭包所引用的外部变量是多个副本，因为每次调用该函数都会为局部变量分配内存
2.  多次调用同一个函数变量的闭包函数，如果该闭包修改了其引用的外部变量，则每一次调用该闭包对外部变量都有影响，因为闭包是共享外部引用的

用下面的例子说明，也就是说同一个函数变量的闭包环境是共享的：

package main
    
    import "fmt"
    
    func adder() func(int) int {
        
    	var x int
    	return func(y int) int {
         //闭包
    		x += y
    		return x
    	}
    }
    func main() {
        
    	var f = adder()    //创建了一个闭包f，其引用了x，因此调用f都是共享x的
    	fmt.Println(f(10)) //10
    	fmt.Println(f(20)) //30
    	fmt.Println(f(30)) //60
    
    	f1 := adder()       //又创建了一个新闭包f1，f1的外部环境中的x与f的x不共享
    	fmt.Println(f1(10)) //10
    	fmt.Println(f1(20)) //30
    }

当然如果一个函数调用返回的闭包修改了全局变量，则每次调用都会影响全局变量。不过使用闭包就是为了减少全局变量，所以用闭包去修改全局变量不是一个好的方式。

#### defer ####

Go函数里提供了defer关键字，可以注册多个延迟调用，这些调用以**先进后出**的顺序在函数返回前被执行【先被`defer`的语句最后被执行，最后被`defer`的语句，最先被执行】。

通常defer被用于确保一些资源回收和释放

defer必须先注册才能执行，如果defer放在return后，因为没有注册，所以不会执行。也就是说，defer在注册时已经确定执行状态，只有执行时机被推迟了而已。

简单例子：

package main
    
    import "fmt"
    
    func main() {
        
    	defer func() {
        
    		fmt.Println("first")
    	}() //带参数，表示是匿名函数的运行结果
    	defer func() {
        
    		fmt.Println("second")
    	}() //带参数，表示是匿名函数的运行结果
    	fmt.Println("func main")
    }
    //func main
    //second
    //first

defer后面必须是函数或方法的调用，不能是语句。

defer函数的实参在注册时通过值拷贝传递进去，后续对实参的修改不影响defer的输出结果。

func main() {
        
    	a := 0
    	defer func(i int) {
        
    		fmt.Println(i)
    	}(a) //带参数，表示是匿名函数的运行结果，在此处已经传入了参数为0，后续a++不影响该参数值
    	a++
    	return
    }   //结果为 0

一个经典的defer题目：

package main
    
    import "fmt"
    
    func calc(index string, a, b int) int {
        
    	ret := a + b
    	fmt.Println(index, a, b, ret)
    	return ret
    }
    
    func main() {
        
    	x := 1
    	y := 2
    	defer calc("AA", x, calc("A", x, y))
    	x = 10
    	defer calc("BB", x, calc("B", x, y))
    	y = 20
    }
    // A 1 2 3
    // B 10 2 12
    // BB 10 12 22
    // AA 1 3 4

这里要注意的是defer注册要延迟执行的函数时该函数所有的参数都需要确定其值，因此，在注册前，参数中的函数都需要被调用执行。

**defer的执行时机**：在Go语言的函数中`return`语句在底层并不是原子操作，它分为给返回值赋值和RET指令两步。而`defer`语句执行的时机就在返回值赋值操作后，RET指令执行前  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2RpbmdkaW5nZG9kbw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]

#### panic和recover ####

panic和recover是用来处理Go的运行时错误的内置函数。panic用来主动抛出错误，recover用来捕获panic抛出的异常。 `panic`可以在任何地方引发，但`recover`只有在`defer`调用的函数中有效

引发`panic`有两种情况，一种是程序主动调用`panic`函数，另一种是程序产生运行时错误，由运行时检测并抛出。

发生`panic`后，程序会从调用`panic`的函数位置或发生`panic`的地方立即返回，逐层向上执行函数的defer语句，然后逐层打印函数调用堆栈，知道被`recover`捕获或运行到最外层函数退出。

`recover`用来捕获panic，阻止`panic`继续向上传递，`recover`只有在`defer`后面的函数体内被直接调用才能捕获`panic`终止异常,否则返回`nil`

看一个例子：

func funcA() {
        
    	fmt.Println("func A")
    }
    
    func funcB() {
        
    	panic("panic in B")
    }
    
    func funcC() {
        
    	fmt.Println("func C")
    }
    func main() {
        
    	funcA()
    	funcB()
    	funcC()
    }

运行结果：

func A
    panic: panic in B
    
    goroutine 1 [running]:
    main.funcB(...)
            .../hello.go:10
    main.main()
            .../hello.go:18 +0xa5     
    exit status 2

程序运行期间`funcB`中引发了`panic`导致程序崩溃，异常退出了

修改`funcB`为该函数，增加`recover`

func funcB() {
        
    	defer func() {
        
    		err := recover()
    		//如果程序出出现了panic错误,可以通过recover恢复过来
    		if err != nil {
        
    			fmt.Println("recover in B")
    		}
    	}()
    	panic("panic in B")
    }

使用场景：

*  程序遇到了无法正常执行下的错误，主动调用panic函数结束程序执行
 *  调试程序时通过panic实现快速退出，通过打印的堆栈可以快速定位错误

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