Go知识盲区--闭包
1. 引言
关于闭包的说明，曾在很多篇幅中都有过一些说明，包括Go基础--函数2, go 函数进阶，异常与错误 都有所提到， 但是会发现，好像原理（理论）都懂，但是就是不知道如何使用，或者在看到一些源码时，依然一头雾水。 刚好今天看到了一篇优质的博客，并结合以前几篇关于类似闭包的介绍，再次对 闭包进行一次分析。
2. 什么是闭包？
函数内部包含另一个函数: 且返回的是一个函数类型
2.1. 一个简单的例子
【示例1】
package main
import (
"fmt"
)
// 累加器
func AddWrapper() func(int) int {
var n int = 10
return func(x int) int {
n = n + x
return n
}
}
func main() {
f := AddWrapper()
fmt.Println(f(1)) // 11
fmt.Println(f(2)) // 13
fmt.Println(f(3)) // 16
}
2.2理解闭包
- 闭包本身是一个函数, 且返回的一个函数
func (int) int - 返回的是一个匿名函数,但是这个匿名函数 引用到了函数(匿名)函数外的变量(上面示例是 n),因此这个匿名函数就和n 形成了一个整体, 构成闭包.
- 相比较类可以这么理解: 闭包是类(class),函数是类里面的某个方法, n是字段(属性),函数和他使用到的n构成闭包
当反复调用AddWrapper 函数时, n只被初始化一次,因此每调用一次就进行累计
例如上面的代码中，AddWrapper函数返回了一个匿名函数，而该匿名函数中引用了AddWrapper函数中的局部变量n ，那这个函数就是一个闭包。
调用这个函数，发现每一次调用，n 的值都会保留在 闭包函数中以待使用。
闭包中引用的外部局部变量并不会随着 AddWrapper 函数的返回而被从栈上销毁。
3. 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，就拿下来这个例子来说吧？
你觉得它会打印什么呢？
是 6 还是 11 呢？
【示例2】
import "fmt"
func func1() (i int) {
i = 10
defer func() {
i += 1
}()
// 相当于两条语句
// i = 5
// return i
return 5
}
func main() {
closure := func1()
fmt.Println(closure)
}
先不运行，先来了解下闭包的底层原理
4.闭包的底层原理？
以最上面的例子进行分析
package main
import (
"fmt"
)
// 累加器
func AddWrapper() func(int) int {
var n int = 10
return func(x int) int {
n = n + x
return n
}
}
func main() {
f := AddWrapper()
fmt.Println(f(1)) // 11
fmt.Println(f(2)) // 13
fmt.Println(f(3)) // 16
}
先对它进行逃逸分析，很容易发现 n 作为 AddWrapper 函数局部变量，并不是分配在栈上，而是分配在堆上的。
D:\gopath\src\Go_base\daily_test\闭包> go build -gcflags="-m -m -l" demo.go
# command-line-arguments
.\demo.go:11:7: AddWrapper.func1 capturing by ref: n (addr=true assign=true width=8)
.\demo.go:10:9: func literal escapes to heap:
.\demo.go:10:9: flow: ~r0 = &{storage for func literal}:
.\demo.go:10:9: from func literal (spill) at .\demo.go:10:9
.\demo.go:10:9: from return func literal (return) at .\demo.go:10:2
.\demo.go:9:6: n escapes to heap:
.\demo.go:9:6: flow: {storage for func literal} = &n:
.\demo.go:9:6: from func literal (captured by a closure) at .\demo.go:10:9
.\demo.go:9:6: from n (reference) at .\demo.go:11:7
.\demo.go:9:6: moved to heap: n
.\demo.go:10:9: func literal escapes to heap
.\demo.go:21:15: f(3) escapes to heap:
.\demo.go:21:15: flow: {storage for ... argument} = &{storage for f(3)}:
.\demo.go:21:15: from f(3) (spill) at .\demo.go:21:15
.\demo.go:21:15: from ... argument (slice-literal-element) at .\demo.go:21:13
.\demo.go:21:15: flow: {heap} = {storage for ... argument}:
.\demo.go:21:15: from ... argument (spill) at .\demo.go:21:13
.\demo.go:21:15: from fmt.Println(... argument...) (call parameter) at .\demo.go:21:13
.\demo.go:20:15: f(2) escapes to heap:
.\demo.go:20:15: flow: {storage for ... argument} = &{storage for f(2)}:
.\demo.go:20:15: from f(2) (spill) at .\demo.go:20:15
.\demo.go:20:15: from ... argument (slice-literal-element) at .\demo.go:20:13
.\demo.go:20:15: flow: {heap} = {storage for ... argument}:
.\demo.go:20:15: from ... argument (spill) at .\demo.go:20:13
.\demo.go:20:15: from fmt.Println(... argument...) (call parameter) at .\demo.go:20:13
.\demo.go:19:15: f(1) escapes to heap:
.\demo.go:19:15: flow: {storage for ... argument} = &{storage for f(1)}:
.\demo.go:19:15: from f(1) (spill) at .\demo.go:19:15
.\demo.go:19:15: from ... argument (slice-literal-element) at .\demo.go:19:13
.\demo.go:19:15: flow: {heap} = {storage for ... argument}:
.\demo.go:19:15: from ... argument (spill) at .\demo.go:19:13
.\demo.go:19:15: from fmt.Println(... argument...) (call parameter) at .\demo.go:19:13
.\demo.go:19:13: ... argument does not escape
.\demo.go:19:15: f(1) escapes to heap
.\demo.go:20:13: ... argument does not escape
.\demo.go:20:15: f(2) escapes to heap
.\demo.go:21:13: ... argument does not escape
.\demo.go:21:15: f(3) escapes to heap
这就解决了第一个疑惑：为什么 AddWrapper 函数返回后， n 不会随之销毁？
可另一个问题，又浮现出来了，就算它不会销毁，那闭包函数若是存储的若是 sum 拷贝后的值，那每次调用闭包函数，里面的 n 应该都是一样的，调用3次应该是11，12，13，而不是可以累加记录。
因此，可以大胆猜测，闭包函数的结构体里存储的是 n 的指针。
为了验证这一猜想，只能上汇编了。
通过执行下面的命令，可以输出对应的汇编代码。
D:\gopath\src\Go_base\daily_test\闭包>go build -gcflags="-S" demo.go
# command-line-arguments
"".AddWrapper STEXT size=159 args=0x8 locals=0x20 funcid=0x0
0x0000 00000 (D:\gopath\src\Go_base\daily_test\闭包\demo.go:8) TEXT "".AddWrapper(SB), ABIInternal, $32-8
0x0000 00000 (D:\gopath\src\Go_base\daily_test\闭包\demo.go:8) MOVQ TLS, CX
0x0009 00009 (D:\gopath\src\Go_base\daily_test\闭包\demo.go:8) PCDATA $0, $-2
0x0045 00069 (D:\gopath\src\Go_base\daily_test\闭包\demo.go:10) LEAQ type.noalg.struct { F uintptr; "".n *int }(SB), CX
输出的很多，提取出上面最关键的一行代码，它定义了闭包函数的结构体。
其中 F 是函数的指针，但这不是重点，重点是 n 存储的确实是指针.
type.noalg.struct { F uintptr; "".n *int }
5. 迷题揭晓
有了对闭包原理的认识，那对于第3节给出的这道题，很明显可以知道输出的内容是6。
import "fmt"
func func1() (i int) {
i = 10
defer func() {
i += 1
}()
return 5
}
func main() {
closure := func1()
fmt.Println(closure)
}
-
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。- Callee-saved register（又称非易失性寄存器AKA non-volatile registers, or call-preserved）用于保存应在每次调用中保留的长寿命值。
- 调用者保存”（ caller saving ）方法：如果采用调用者保存策略，那么在一个调用者调用别的过程时，必须保存调用者所要保存的寄存器，以备调用结束返回后，能够再次访问调用者。
-
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
6. 可能的坑
上面那题听懂了的话，再来看看下面这道题。
func1 的返回值我们不写变量名 i 了，然后原先返回具体字面量，现在改成变量 i ，就是这两小小小的改动，会导致运行结果大大不同。
【示例3】
import "fmt"
func func1() (int) {
i := 10
defer func() {
// 函数内部的作用域并不会作用到外部
i += 1
}()
return i
}
func main() {
closure := func1()
fmt.Println(closure)
}
如果在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。
7. 总结
示例1中的 n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1返回的是闭包函数，闭包函数在 AddWrapper 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。
闭包的优势: 类似于面向对象编程中, 引用的变量相当于 类中的一个属性, 返回的匿名函数相当于修改了属性值, 但是在每次调用时,不需要重复传入引用的变量.
