Go基礎教學系列之回撥函數和閉包詳解

2022-04-16 19:00:27

Go回撥函數和閉包

當函數具備以下兩種特性的時候，就可以稱之為高階函數(high order functions)：

函數可以作為另一個函數的引數(典型用法是回撥函數)
函數可以返回另一個函數，即讓另一個函數作為這個函數的返回值(典型用法是閉包)

一般來說，附帶的還具備一個特性：函數可以作為一個值賦值給變數。

f := func(){...}
f()

由於Go中函數不能巢狀命名函數，所以函數返回函數的時候，只能返回匿名函數。

先簡單介紹下高階函數，然後介紹閉包。

高階函數範例

例如，將函數作為另一個函數的引數：

package main

import "fmt"

func added(msg string, a func(a, b int) int) {
	fmt.Println(msg, ":", a(33, 44))
}

func main() {
	// 函數內部不能巢狀命名函數
	// 所以main()中只能定義匿名函數
	f := func(a, b int) int {
		return a + b
	}
	added("a+b", f)
}

以下範例是函數返回另一個函數：

package main

import "fmt"

func added() func(a, b int) int {
	f := func(a, b int) int {
		return a + b
	}
	return f
}

func main() {
	m := added()
	fmt.Println(m(33, 44))
}

回撥函數(sort.SliceStable)

將函數B作為另一個函數A的引數，可以使得函數A的通用性更強，可以隨意定義函數B，只要滿足規則，函數A都可以去處理，這比較適合於回撥函數。

在Go的sort包中有一個很強大的Slice排序工具SliceStable()，它就是將排序函數作為引數的：

func SliceStable(slice interface{}, less func(i, j int) bool)

這個函數是什麼意思呢？給定一個名為slice的Slice結構，使用名為less的函數去對這個slice排序。這個less函數的結構為less func(i, j int) bool，其中i和j指定排序依據。Go中已經內建好了排序的演演算法，我們無需自己去定義排序演演算法，Go會自動從Slice中每次取兩個i和j索引對應的元素，然後去回撥排序函數less。所以我們只需要傳遞升序還是降序、根據什麼排序就可以。

例如：

package main

import (
	"fmt"
	"sort"
)

func main() {
	s1 := []int{112, 22, 52, 32, 12}
    // 定義排序函數
	less := func(i, j int) bool {
        // 降序排序
		return s1[i] > s1[j]
        // 升序排序：s1[i] < s1[j]
	}
    //
	sort.SliceStable(s1, less)
	fmt.Println(s1)
}

這裡的排序函數就是回撥函數。每取一次i和j對應的元素，就呼叫一次less函數。

可以將排序函數直接寫在SliceStable()的引數位置：

sort.SliceStable(s1, func(i, j int) bool {
	return s1[i] > s1[j]
})

還可以更強大更靈活。例如，按照字元大小順序來比較，而不是按照數值大小比較：

package main

import (
	"fmt"
	"sort"
	"strconv"
)

func main() {
	s1 := []int{112, 220, 52, 32, 42}
	sort.SliceStable(s1, func(i, j int) bool {
		// 將i和j對應的元素值轉換成字串
		bi := strconv.FormatInt(int64(s1[i]), 10)
		bj := strconv.FormatInt(int64(s1[j]), 10)
		// 按字元順序降序排序
		return bi > bj
	})
	fmt.Println(s1)
}

按照字串長度來比較：

package main

import (
	"fmt"
	"sort"
)

func main() {
	s1 := []string{"hello","malong","gaoxiao"}
	sort.SliceStable(s1, func(i, j int) bool {
		// 按位元組大小順序降序排序
		return len(s1[i]) > len(s1[j])
	})
	fmt.Println(s1)
}

更嚴格地說是按位元組數比較，因為len()操作字串時獲取的是位元組數而非字元數。如果要按照字元數比較，則使用如下程式碼：

package main

import (
	"fmt"
	"sort"
)

func main() {
	s1 := []string{"hello","世界","gaoxiao"}
	sort.SliceStable(s1, func(i, j int) bool {
		// 按位元組大小順序降序排序
		return len([]rune(s1[i])) > len([]rune(s1[j]))
	})
	fmt.Println(s1)
}

閉包

函數A返回函數B，最典型的用法就是閉包(closure)。

簡單地說，閉包就是"一個函數+一個作用域環境"組成的特殊函數。這個函數可以存取不是它自己內部的變數，也就是這個變數在其它作用域內，且這個變數是未賦值的，而是等待我們去賦值的。

例如：

package main

import "fmt"

func f(x int) func(int) int{
    g := func(y int) int{
        return x+y
    }
    // 返回閉包
    return g
}

func main() {
    // 將函數的返回結果"閉包"賦值給變數a
    a := f(3)
    // 呼叫儲存在變數中的閉包函數
    res := a(5)
    fmt.Println(res)

    // 可以直接呼叫閉包
    // 因為閉包沒有賦值給變數，所以它稱為匿名閉包
    fmt.Println(f(3)(5))
}

上面的f()返回的g之所以稱為閉包函數，是因為它是一個函數，且參照了不在它自己範圍內的變數x，這個變數x是g所在作用域環境內的變數，因為x是未知、未賦值的自由變數。

如果x在傳遞給g之前是已經賦值的，那麼閉包函數就不應該稱為閉包，因為這樣的閉包已經失去意義了。

下面這個g也是閉包函數，但這個閉包函數是自定義的，而不是通過函數返回函數得到的。

package main

import "fmt"

func main() {
	// 自由變數x
	var x int
	// 閉包函數g
	g := func(i int) int {
		return x + i
	}
	x = 5
	// 呼叫閉包函數
	fmt.Println(g(5))
	x = 10
	// 呼叫閉包函數
	fmt.Println(g(3))
}

之所以這裡的g也是閉包函數，是因為g中存取了不屬於自己的變數x，而這個變數在閉包函數定義時是未繫結值的，也就是自由變數。

閉包的作用很明顯，在第一個閉包例子中，f(3)退出後，它返回的閉包函數g()仍然記住了原本屬於f()中的x=3。這樣就可以讓很多閉包函數共用同一個自由變數x的值。

例如，下面的a(3)、a(5)、a(8)都共用來自f()的x=3。

a := f(3)
a(3)
a(5)
a(8)

再往外層函數看，f(3)可以將自由變數x繫結為x=3，自然也可以繫結為x=5、x=8等等。

所以，什麼時候使用閉包？一般來說，可以將過程分成兩部分或更多部分都進行工廠化的時候，就適合閉包(實際上，有些地方直接將閉包稱呼為工廠函數)。第一個部分是可以給自由變數批次繫結不同的值，第二部分是多個閉包函數可以共用第一步繫結後的自由變數。

更多關於Go回撥函數說明,Go閉包說明請檢視下面的相關連結

Go基礎教學系列之回撥函數和閉包詳解

Go回撥函數和閉包

高階函數範例

回撥函數(sort.SliceStable)

閉包

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