Go 中闭包的底层原理

待我称王封你为后i 2023-10-08 18:42 174阅读 0赞

#### 阅读目录 ####

*  什么是闭包？
 *   *  复杂的闭包场景
     *  闭包的底层原理？
     *  迷题揭晓
     *  再度变题
     *  知识点

## 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
    	}
    }
    
    func main() {
        
    	intscc := adder()
    	fmt.Println(intscc(1)) // 输出1
    	fmt.Println(intscc(2)) // 输出3
    }

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。

### 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，就拿下面这个例子来说吧？

你觉得它会打印什么呢？

是 6 还是 11 呢？

package main
    
    import "fmt"
    
    func func1() (i int) {
        
    	i = 10
    	defer func() {
        
    		i += 1
    	}()
    	return 5
    }
    
    func main() {
        
    	closure := func1()
    	fmt.Println(closure) // 6
    }

### 闭包的底层原理？ ###

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。

### 迷题揭晓 ###

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 的 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。

### 再度变题 ###

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

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。

### 知识点 ###

在第一节示例中的 sum 是存储在堆内存中的，而后面几个示例都是存储在栈内存里。

这是为什么呢？

仔细对比，不难发现，示例一返回的是闭包函数，闭包函数在 adder 返回后还要在其他地方继续使用，在这种情况下，为了保证闭包函数的正常运行，无论闭包函数在哪里，i 都不能回收，所以 Go 编译器会智能地将其分配在堆上。

而后面的其他示例，都只是涉及了闭包的特性，并不是直接把闭包函数返回，因此完全可以将其分配在栈上，非常的合理。