Go基礎教學系列之defer、panic和recover詳解

2022-04-16 19:00:25

defer關鍵字

defer關鍵字可以讓函數或語句延遲到函數語句塊的最結尾時，即即將退出函數時執行，即便函數中途報錯結束、即便已經panic()、即便函數已經return了，也都會執行defer所推遲的物件。

其實defer的本質是，當在某個函數中使用了defer關鍵字，則建立一個獨立的defer棧幀，並將該defer語句壓入棧中，同時將其使用的相關變數也拷貝到該棧幀中（顯然是按值拷貝的）。因為棧是LIFO方式，所以先壓棧的後執行。因為是獨立的棧幀，所以即使呼叫者函數已經返回或報錯，也一樣能在它們之後進入defer棧幀去執行。

例如：

func main() {
    a()
}

func a() {
    println("in a")
    defer b()              // 將b()壓入defer棧中
    println("leaving a")
    //到了這裡才會執行b()
}

func b() {
    println("in b")
    println("leaving b")
}

上面將輸出：

in a
leaving a
in b
leaving b

即便是函數已經報錯，或函數已經return返回，defer的物件也會在函數退出前的最後一刻執行。

func a() TYPE{
    ...CODE...
    
    defer b()
    
    ...CODE...
    
    // 函數執行出了錯誤
    
    return args
    // 函數b()都會在這裡執行
}

但注意，由於Go的作用域採用的是詞法作用域，defer的定義位置決定了它推遲物件能看見的變數值，而不是推遲物件被呼叫時所能看見的值。

例如：

package main

var x = 10
func main() {
    a()
}

func a() {
	println("start a:",x)   // 輸出10
	x = 20
	defer b(x)       // 壓棧，並按值拷貝20到棧中
	x = 30
    println("leaving a:",x)  // 輸出30
    // 呼叫defer延遲的物件b()，輸出20
}

func b(x int) {
    println("start b:",x)
}

比較下面的defer：

package main

var x = 10

func main() {
	a()
}

func a() int {
	println("start a:", x) // 輸出10
	x = 20
	defer func() {      // 壓棧，但並未傳值，所以內部參照x
		println("in defer:", x)  // 輸出30
	}()
	x = 30
	println("leaving a:", x) // 輸出30
	return x
}

上面defer推遲的匿名函數輸出的值是30，它看見的不應該是20嗎？先再改成下面的：

package main

var x = 10

func main() {
	a()
}

func a() int {
	println("start a:", x) // 輸出10
	x = 20
	defer func(x int) {
		println("in defer:", x)  // 輸出20
	}(x)
	x = 30
	println("leaving a:", x) // 輸出30
	return x
}

這個defer推遲的物件中看見的卻是20，這和第一種defer b(x)是相同的。

原因在於defer推遲的如果是函數，它直接就在它的定義位置處評估好引數、變數。該拷貝傳值的拷貝傳值，該指標相見的指標相見。所以，對於第(1)和第(3)種情況，在defer的定義位置處，就將x=20拷貝給了推遲的函數引數，所以函數內部操作的一直是x的副本。而第二種情況則是直接指向它所看見的x=20那個變數，則個變數是全域性變數，當執行x=30的時候會將其值修改，到執行defer推遲的物件時，它指向的x的值已經是修改過的。

再看下面這個例子，將defer放進一個語句塊中，並在這個語句塊中新宣告一個同名變數x：

func a() int {
	println("start a:", x) // 輸出10
	x = 20
	{
		x := 40
		defer func() {
			println("in defer:", x)  // 輸出40
		}()
	}
	x = 30
	println("leaving a:", x) // 輸出30
	return x
}

上面的defer定義在語句塊中，它能看見的x是語句塊中x=40，它的x指向的是語句塊中的x。另一方面，當語句塊結束時，x=40的x會消失，但由於defer的函數中仍有x指向40這個值，所以40這個值仍被defer的函數參照著，它直到defer執行完之後才會被GC回收。所以defer的函數在執行的時候，仍然會輸出40。

如果語句塊內有多個defer，則defer的物件以LIFO(last in first out)的方式執行，也就是說，先定義的defer後執行。

func main() {
	println("start...")
	defer println("1")
	defer println("2")
	defer println("3")
	defer println("4")
	println("end...")
}

將輸出：

start...
end...
4
3
2
1

defer有什麼用呢？一般用來做善後操作，例如清理垃圾、釋放資源，無論是否報錯都執行defer物件。另一方面，defer可以讓這些善後操作的語句和開始語句放在一起，無論在可讀性上還是安全性上都很有改善，畢竟寫完開始語句就可以直接寫defer語句，永遠也不會忘記關閉、善後等操作。

例如，開啟檔案，關閉檔案的操作寫在一起：

open()
defer file.Close()
... 操作檔案 ...

以下是defer的一些常用場景：

開啟關閉檔案
鎖定、釋放鎖
建立連線、釋放連線
作為結尾輸出結尾資訊
清理垃圾(如臨時檔案)

panic()和recover()

panic()用於產生錯誤資訊並終止當前的goroutine，一般將其看作是退出panic()所在函數以及退出呼叫panic()所在函數的函數。例如，G()中呼叫F()，F()中呼叫panic()，則F()退出，G()也退出。

注意，defer關鍵字推遲的物件是函數最後呼叫的，即使出現了panic也會呼叫defer推遲的物件。

例如，下面的程式碼中，main()中輸出一個start main之後呼叫a()，它會輸出start a，然後就panic了，panic()會輸出panic: panic in a，然後報錯，終止程式。

func main() {
	println("start main")
	a()
	println("end main")
}

func a() {
	println("start a")
	panic("panic in a")
	println("end a")
}

執行結果如下：

start main
start a
panic: panic in a

goroutine 1 [running]:
main.a()
        E:/learning/err.go:14 +0x63
main.main()
        E:/learning/err.go:8 +0x4c
exit status 2

注意上面的end a和end main都沒有被輸出。

可以使用recover()去捕獲panic()並恢復執行。recover()用於捕捉panic()錯誤，並返回這個錯誤資訊。但注意，即使recover()捕獲到了panic()，但呼叫含有panic()函數的函數(即上面的G()函數)也會退出，所以如果recover()定義在G()中，則G()中呼叫F()函數之後的程式碼都不會執行(見下面的通用格式)。

以下是比較通用的panic()和recover()的格式：

func main() {
    G()
    // 下面的程式碼會執行
    ...CODE IN MAIN...
}
func G(){
    defer func (){
        if str := recover(); str != nil {
            fmt.Println(str)
        }
    }()
    ...CODE IN G()...
    
    // F()的呼叫必須在defer關鍵字之後
    F()
    // 該函數內下面的程式碼不會執行
    ...CODE IN G()...
}
func F() {
    ...CODE1...
    panic("error found")
    // 下面的程式碼不會執行
    ...CODE IN F()...
}

可以使用recover()去捕獲panic()並恢復執行。但以下程式碼是錯誤的：

func main() {
	println("start main")
	a()
	println("end main")
}

func a() {
	println("start a")
	panic("panic in a")

    // 直接放在panic後是錯誤的
    panic_str := recover()
    println(panic_str)

	println("end a")
}

之所以錯誤，是因為panic()一出現就直接退出函數a()和main()了。要想recover()真正捕獲panic()，需要將recover()放在defer的推遲物件中，且defer的定義必須在panic()發生之前。

例如，下面是通用格式的範例：

package main

import "fmt"

func main() {
	println("start main")
	b()
	println("end main")
}

func a() {
	println("start a")
	panic("panic in a")
	println("end a")
}

func b() {
	println("start b")
	defer func() {
		if str := recover(); str != nil {
			fmt.Println(str)
		}
	}()
	a()
	println("end b")
}

以下是輸出結果：

start main
start b
start a
panic in a
end main

注意上面的end b、end a都沒有被輸出，但是end main輸出了。

panic()是內建的函數(在包builtin中)，在log包中也有一個Panic()函數，它呼叫Print()輸出資訊後，再呼叫panic()。go doc log Panic一看便知：

$ go doc log Panic
func Panic(v ...interface{})
    Panic is equivalent to Print() followed by a call to panic().

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panic()和recover()

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