day16 - 閉包

11th鐵人賽 go golang

huanwen

2019-09-21 23:20:26

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大家好，今天是鐵人賽第十六天。還記得 day5-常數與函式講的函式用法嗎？ go語言的函式是可以當作變數使用，而且函式也是一種型別，今天我要講來函式的一種進階用法 - 閉包。

你或許會想問我，既然是函式相關的用法，為什麼要拖個10天才講？因為我覺得閉包很難理解，而且實務上我沒有用過，我只有執行過簡單的範例。因此，我選擇把閉包排在物件導向的後面，因為我覺得閉包很像物件，它也具有封裝的能力。

閉包(Closures)

回想起我第一次聽到閉包時，是在學JavaScript的時候，聽說前端在處理事件時，很常用到閉包的技巧，而因為我是後端人，所以自然也就沒有深入研究了。另外，因為JavaScript物件沒有私有屬性的特性，所以就會使用閉包來保護內部的資料。

形成閉包

並非所有語言都有閉包，閉包最大的形成條件就在於，函式是否為一級成員(first class)。因此，go語言確實擁有閉包特性，要形成閉包的因素如下:

函式變數
函式中使用外部環境的區域變數
延長變數的生命週期

範例:

var i int
var foo = func() {
    i++
    fmt.Println(i)
}
foo()
foo()
foo()
// 執行結果:
// 1
// 2
// 3

上面的匿名函式引用外部變數 i 形成閉包，每次執行時會修改同一份資料，這是因為go語言的作用域，讓外部的環境變數能被匿名函式捕獲到。

由於閉包捕獲的外部變數都是同一個，因此代表閉包是具有記憶性的，我們還可以讓外部變數不被其他人修改，如下:

var foo = func() func() {
    var i int
    return func() {
        i++
        fmt.Println(i)
    }
}()
foo()
foo()
foo()
// 執行結果:
// 1
// 2
// 3

這段程式有點複雜，foo 是一個回傳函式的函式，講起來好饒舌。然後， foo 函式裡宣告區域變數 i ，以及回傳一個前面範例中的函式。執行結果和前面範例相同，但為什麼要這麼做？

因為區域變數 i 不會被 GC，它被 foo 函式變數裡的閉包關住了，原本外部的匿名函式在執行後應該要被回收的，但是因為回傳的函式中使用到區域變數 i，而回傳函式又被 foo 變數持有，導致外部函式無法被回收，延長了區域變數 i 的生命週期。

閉包與結構

閉包可以做很類似物件導向的事，可以同時封裝資料和行為，在go語言中就和結構很相似。下面舉一個範例說明，閉包不一定要回傳函式，也可以回傳結構。

我們先定義一個結構型別:

// 定義一個計數器的結構型別，擁有 3 個函式屬性
type counter struct {
	add   func()
	minus func()
	print func()
}

然後建立閉包:

count := func() counter {
    i := 0
    return counter{
        func() {
            i++
        },
        func() {
            i--
        },
        func() {
            fmt.Println("i =", i)
        },
    }
}()

count.add()
count.add()
count.minus()
count.print()

// 執行結果:
//  i = 1

上面範例透過回傳結構值中的函式變數來形成閉包，count 只能用 add 和 minus 修改資料，以及用 print 印出值。

用這樣方式產生的結構實體和前幾天講的結構完全不同，不需要定義資料欄位和方法，就可以達到相同的效果，而且可以完全保護內部的資料，就像是結構加上介面的組合。