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详细介绍go语言中的闭包的实现

马哥Linux运维 来源:tiancaiamao 作者:tiancaiamao 2021-10-20 16:18 次阅读

什么是闭包?什么场景下会用闭包
本文对go 语言中的闭包做了详细介绍。

闭包是由函数及其相关引用环境组合而成的实体(即:闭包=函数+引用环境)。

Go中的闭包

闭包是函数式语言中的概念,没有研究过函数式语言的用户可能很难理解闭包的强大,相关的概念超出了本书的范围。Go语言是支持闭包的,这里只是简单地讲一下在Go语言中闭包是如何实现的。

funcf(iint)func()int{
returnfunc()int{
i++
returni
}
}

函数f返回了一个函数,返回的这个函数,返回的这个函数就是一个闭包。这个函数中本身是没有定义变量i的,而是引用了它所在的环境(函数f)中的变量i。

c1:=f(0)
c2:=f(0)
c1()//referencetoi,i=0,return1
c2()//referencetoanotheri,i=0,return1

c1跟c2引用的是不同的环境,在调用i++时修改的不是同一个i,因此两次的输出都是1。函数f每进入一次,就形成了一个新的环境,对应的闭包中,函数都是同一个函数,环境却是引用不同的环境。

变量i是函数f中的局部变量,假设这个变量是在函数f的栈中分配的,是不可以的。因为函数f返回以后,对应的栈就失效了,f返回的那个函数中变量i就引用一个失效的位置了。所以闭包的环境中引用的变量不能够在栈上分配。

escape analyze

在继续研究闭包的实现之前,先看一看Go的一个语言特性:

funcf()*Cursor{
varcCursor
c.X=500
noinline()
return&c
}

Cursor是一个结构体,这种写法在C语言中是不允许的,因为变量c是在栈上分配的,当函数f返回后c的空间就失效了。但是,在Go语言规范中有说明,这种写法在Go语言中合法的。语言会自动地识别出这种情况并在堆上分配c的内存,而不是函数f的栈上。

为了验证这一点,可以观察函数f生成的汇编代码:

MOVQ$type."".Cursor+0(SB),(SP)//取变量c的类型,也就是Cursor
PCDATA$0,$16
PCDATA$1,$0
CALL,runtime.new(SB)//调用new函数,相当于new(Cursor)
PCDATA$0,$-1
MOVQ8(SP),AX//取c.X的地址放到AX寄存器
MOVQ$500,(AX)//将AX存放的内存地址的值赋为500
MOVQAX,"".~r0+24(FP)
ADDQ$16,SP

识别出变量需要在堆上分配,是由编译器的一种叫escape analyze的威廉希尔官方网站 实现的。如果输入命令:

gobuild--gcflags=-mmain.go

可以看到输出:

./main.gomovedtoheap:c
./main.go&cescapestoheap

表示c逃逸了,被移到堆中。escape analyze可以分析出变量的作用范围,这是对垃圾回收很重要的一项威廉希尔官方网站 。

闭包结构体

回到闭包的实现来,前面说过,闭包是函数和它所引用的环境。那么是不是可以表示为一个结构体呢:

typeClosurestruct{
Ffunc()()
i*int
}

事实上,Go在底层确实就是这样表示一个闭包的。让我们看一下汇编代码:

funcf(iint)func()int{
returnfunc()int{
i++
returni
}
}


MOVQ$type.int+0(SB),(SP)
PCDATA$0,$16
PCDATA$1,$0
CALL,runtime.new(SB)//是不是很熟悉,这一段就是i=new(int)
...
MOVQ$type.struct{Fuintptr;A0*int}+0(SB),(SP)//这个结构体就是闭包的类型
...
CALL,runtime.new(SB)//接下来相当于new(Closure)
PCDATA$0,$-1
MOVQ8(SP),AX
NOP,
MOVQ$"".func·001+0(SB),BP
MOVQBP,(AX)//函数地址赋值给Closure的F部分
NOP,
MOVQ"".&i+16(SP),BP//将堆中new的变量i的地址赋值给Closure的值部分
MOVQBP,8(AX)
MOVQAX,"".~r1+40(FP)
ADDQ$24,SP
RET,

其中func·001是另一个函数的函数地址,也就是f返回的那个函数。

小结

  1. Go语言支持闭包
  2. Go语言能通过escape analyze识别出变量的作用域,自动将变量在堆上分配。将闭包环境变量在堆上分配是Go实现闭包的基础。
  3. 返回闭包时并不是单纯返回一个函数,而是返回了一个结构体,记录下函数返回地址和引用的环境中的变量地址。

转自:

tiancaiamao.gitbooks.io/go-internals/content/zh/03.6.html

编辑:jq
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原文标题:Golang 闭包的实现

文章出处:【微信号:magedu-Linux,微信公众号:马哥Linux运维】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

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