Go基础系列:函数(2)——回调函数和闭包

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回调函数和闭包

当函数具备以下两种特性的时候,就可以称之为高阶函数(high order functions):

  1. 函数可以作为另一个函数的参数(典型用法是回调函数)
  2. 函数可以返回另一个函数,即让另一个函数作为这个函数的返回值(典型用法是闭包)

一般来说,附带的还具备一个特性:函数可以作为一个值赋值给变量。

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

由于Go中函数不能嵌套命名函数,所以函数返回函数的时候,只能返回匿名函数。

先简单介绍下高阶函数,然后介绍闭包。

高阶函数示例

例如,将函数作为另一个函数的参数:

package main

import "fmt"

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

func main() {
    // 函数内部不能嵌套命名函数
    // 所以main()中只能定义匿名函数
    f := func(a, b int) int {
        return a + b
    }
    added("a+b", f)
}

以下示例是函数返回另一个函数:

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))
}

回调函数(sort.SliceStable)

将函数B作为另一个函数A的参数,可以使得函数A的通用性更强,可以随意定义函数B,只要满足规则,函数A都可以去处理,这比较适合于回调函数。

在Go的sort包中有一个很强大的Slice排序工具SliceStable(),它就是将排序函数作为参数的:

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

这个函数是什么意思呢?给定一个名为slice的Slice结构,使用名为less的函数去对这个slice排序。这个less函数的结构为less func(i, j int) bool,其中i和j指定排序依据。Go中已经内置好了排序的算法,我们无需自己去定义排序算法,Go会自动从Slice中每次取两个i和j索引对应的元素,然后去回调排序函数less。所以我们只需要传递升序还是降序、根据什么排序就可以。

例如:

package main

import (
    "fmt"
    "sort"
)

func main() {
    s1 := []int{112, 22, 52, 32, 12}
    // 定义排序函数
    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)
}

这里的排序函数就是回调函数。每取一次i和j对应的元素,就调用一次less函数。

可以将排序函数直接写在SliceStable()的参数位置:

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

还可以更强大更灵活。例如,按照字符大小顺序来比较,而不是按照数值大小比较:

package main

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

func main() {
    s1 := []int{112, 220, 52, 32, 42}
    sort.SliceStable(s1, func(i, j int) bool {
        // 将i和j对应的元素值转换成字符串
        bi := strconv.FormatInt(int64(s1[i]), 10)
        bj := strconv.FormatInt(int64(s1[j]), 10)
        // 按字符顺序降序排序
        return bi > bj
    })
    fmt.Println(s1)
}

按照字符串长度来比较:

package main

import (
    "fmt"
    "sort"
)

func main() {
    s1 := []string{"hello","malong","gaoxiao"}
    sort.SliceStable(s1, func(i, j int) bool {
        // 按字节大小顺序降序排序
        return len(s1[i]) > len(s1[j])
    })
    fmt.Println(s1)
}

更严格地说是按字节数比较,因为len()操作字符串时获取的是字节数而非字符数。如果要按照字符数比较,则使用如下代码:

package main

import (
    "fmt"
    "sort"
)

func main() {
    s1 := []string{"hello","世界","gaoxiao"}
    sort.SliceStable(s1, func(i, j int) bool {
        // 按字节大小顺序降序排序
        return len([]rune(s1[i])) > len([]rune(s1[j]))
    })
    fmt.Println(s1)
}

闭包

函数A返回函数B,最典型的用法就是闭包(closure)。

关于闭包详细的定义,见我的另一篇文章,无比详细一文搞懂:词法作用域、动态作用域、回调函数、闭包

简单地说,闭包就是"一个函数+一个作用域环境"组成的特殊函数。这个函数可以访问不是它自己内部的变量,也就是这个变量在其它作用域内,且这个变量是未赋值的,而是等待我们去赋值的。

例如:

package main

import "fmt"

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

func main() {
    // 将函数的返回结果"闭包"赋值给变量a
    a := f(3)
    // 调用存储在变量中的闭包函数
    res := a(5)
    fmt.Println(res)

    // 可以直接调用闭包
    // 因为闭包没有赋值给变量,所以它称为匿名闭包
    fmt.Println(f(3)(5))
}

上面的f()返回的g之所以称为闭包函数,是因为它是一个函数,且引用了不在它自己范围内的变量x,这个变量x是g所在作用域环境内的变量,因为x是未知、未赋值的自由变量。

如果x在传递给g之前是已经赋值的,那么闭包函数就不应该称为闭包,因为这样的闭包已经失去意义了。

下面这个g也是闭包函数,但这个闭包函数是自定义的,而不是通过函数返回函数得到的。

package main

import "fmt"

func main() {
    // 自由变量x
    var x int
    // 闭包函数g
    g := func(i int) int {
        return x + i
    }
    x = 5
    // 调用闭包函数
    fmt.Println(g(5))
    x = 10
    // 调用闭包函数
    fmt.Println(g(3))
}

之所以这里的g也是闭包函数,是因为g中访问了不属于自己的变量x,而这个变量在闭包函数定义时是未绑定值的,也就是自由变量。

闭包的作用很明显,在第一个闭包例子中,f(3)退出后,它返回的闭包函数g()仍然记住了原本属于f()中的x=3。这样就可以让很多闭包函数共享同一个自由变量x的值

例如,下面的a(3)a(5)a(8)都共享来自f()的x=3

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

再往外层函数看,f(3)可以将自由变量x绑定为x=3,自然也可以绑定为x=5x=8等等。

所以,什么时候使用闭包?一般来说,可以将过程分成两部分或更多部分都进行工厂化的时候,就适合闭包。第一个部分是可以给自由变量批量绑定不同的值,第二部分是多个闭包函数可以共享第一步绑定后的自由变量


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