Go 中闭包的底层原理
作者：写代码的明哥
1. 什么是闭包?
一个函数内引用了外部的局部变量，这种现象，就称之为闭包。
例如下面的这段代码中，adder 函数返回了一个匿名函数，而该匿名函数中引用了 adder 函数中的局部变量 sum ，那这个函数就是一个闭包。
package main
import "fmt"
func adder() func(int) int {
sum := 0
return func(x int) int {
sum += x
return sum
}
}
而这个闭包中引用的外部局部变量并不会随着 adder 函数的返回而被从栈上销毁。
我们尝试着调用这个函数，发现每一次调用，sum 的值都会保留在 闭包函数中以待使用。
func main() {
valueFunc:= adder()
fmt.Println(valueFunc(2)) // output: 2
fmt.Println(valueFunc(2)) // output: 4
}
2. 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?
import "fmt"
func func1() (i int) {
i = 10
defer func() {
i += 1
}()
return 5
}
func main() {
closure := func1()
fmt.Println(closure)
}
3. 闭包的底层原理?
还是以最上面的例子来分析
package main
import "fmt"
func adder() func(int) int {
sum := 0
return func(x int) int {
sum += x
return sum
}
}
func main() {
valueFunc:= adder()
fmt.Println(valueFunc(2)) // output: 2
}
我们先对它进行逃逸分析，很容易发现 sum 作为 adder 函数局部变量，并不是分配在栈上，而是分配在堆上的。
这就解决了第一个疑惑：为什么 adder 函数返回后， sum 不会随之销毁?
$ go build -gcflags="-m -m -l" demo.go
# command-line-arguments
./demo.go:8:3: adder.func1 capturing by ref: sum (addr=true assign=true width=8)
./demo.go:7:9: func literal escapes to heap:
./demo.go:7:9: flow: ~r0 = &{storage for func literal}:
./demo.go:7:9: from func literal (spill) at ./demo.go:7:9
./demo.go:7:9: from return func literal (return) at ./demo.go:7:2
./demo.go:6:2: sum escapes to heap:
./demo.go:6:2: flow: {storage for func literal} = &sum:
./demo.go:6:2: from func literal (captured by a closure) at ./demo.go:7:9
./demo.go:6:2: from sum (reference) at ./demo.go:8:3
./demo.go:6:2: moved to heap: sum
./demo.go:7:9: func literal escapes to heap
./demo.go:15:23: valueFunc(2) escapes to heap:
./demo.go:15:23: flow: {storage for ... argument} = &{storage for valueFunc(2)}:
./demo.go:15:23: from valueFunc(2) (spill) at ./demo.go:15:23
./demo.go:15:23: flow: {heap} = {storage for ... argument}:
./demo.go:15:23: from ... argument (spill) at ./demo.go:15:13
./demo.go:15:23: from fmt.Println(valueFunc(2)) (call parameter) at ./demo.go:15:13
./demo.go:15:13: ... argument does not escape
./demo.go:15:23: valueFunc(2) escapes to heap
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 sum 应该都是一样的，调用两次都应该返回 2，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 sum 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
go build -gcflags="-S" demo.go
输出的内容相当之多，我提取出下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 sum 存储的确实是指针，验证了我们的猜。
type.noalg.struct { F uintptr; "".sum *int }(SB), CX
4. 迷题揭晓
有了上面第三节的背景知识，那对于第二节给出的这道题，想必你也有答案了。
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。
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
import "fmt"
func func1() (i int) {
i = 10
defer func() {
i += 1
}()
return 5
}
func main() {
closure := func1()
fmt.Println(closure)
}
5. 再度变题
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，你可以思考一下结果。
import "fmt"
func func1() (int) {
i := 10
defer func() {
i += 1
}()
return i
}
func main() {
closure := func1()
fmt.Println(closure)
}
如果你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。
你答对了吗?
6. 最后一个问题
不知道你有没有发现，在第一节示例中的 sum 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，示例一返回的是闭包函数，闭包函数在 adder 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。
到此这篇关于Go 中闭包的底层原理的文章就介绍到这了,更多相关Go 闭包底层原理内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！