(6)Go函数和函数式编程

一、Go函数

函数是组织好的、可重复使用的、用于执行指定任务的代码块。本文介绍了Go语言中函数的相关内容。

Go语言中支持函数、匿名函数和闭包，并且函数在Go语言中属于“一等公民”。

函数定义

Go语言中定义函数使用func关键字，具体格式如下：

func 函数名(参数)(返回值){
    函数体
}

其中：

• 函数名：由字母、数字、下划线组成。但函数名的第一个字母不能是数字。在同一个包内，函数名也称不能重名（包的概念详见后文）。
• 参数：参数由参数变量和参数变量的类型组成，多个参数之间使用,分隔。
• 返回值：返回值由返回值变量和其变量类型组成，也可以只写返回值的类型，多个返回值必须用()包裹，并用,分隔。
• 函数体：实现指定功能的代码块。

我们先来定义一个求两个数之和的函数：

func intSum(x int, y int) int {
	return x + y
}

函数的参数和返回值都是可选的，例如我们可以实现一个既不需要参数也没有返回值的函数：

func sayHello() {
	fmt.Println("Hello 沙河")
}

函数的调用

定义了函数之后，我们可以通过函数名()的方式调用函数。 例如我们调用上面定义的两个函数，代码如下：

func main() {
	sayHello()
	ret := intSum(10, 20)
	fmt.Println(ret)
}

注意，调用有返回值的函数时，可以不接收其返回值。

参数

类型简写

函数的参数中如果相邻变量的类型相同，则可以省略类型，例如：

func intSum(x, y int) int {
	return x + y
}

上面的代码中，intSum函数有两个参数，这两个参数的类型均为int，因此可以省略x的类型，因为y后面有类型说明，x参数也是该类型。

可变参数

可变参数是指函数的参数数量不固定。Go语言中的可变参数通过在参数名后加...来标识。

注意：可变参数通常要作为函数的最后一个参数。

举个例子：

func intSum2(x ...int) int {
	fmt.Println(x) //x是一个切片
	sum := 0
	for _, v := range x {
		sum = sum + v
	}
	return sum
}

调用上面的函数：

ret1 := intSum2()
ret2 := intSum2(10)
ret3 := intSum2(10, 20)
ret4 := intSum2(10, 20, 30)
fmt.Println(ret1, ret2, ret3, ret4) //0 10 30 60

固定参数搭配可变参数使用时，可变参数要放在固定参数的后面，示例代码如下：

func intSum3(x int, y ...int) int {
	fmt.Println(x, y)
	sum := x
	for _, v := range y {
		sum = sum + v
	}
	return sum
}

调用上述函数：

ret5 := intSum3(100)
ret6 := intSum3(100, 10)
ret7 := intSum3(100, 10, 20)
ret8 := intSum3(100, 10, 20, 30)
fmt.Println(ret5, ret6, ret7, ret8) //100 110 130 160

本质上，函数的可变参数是通过切片来实现的。

返回值

Go语言中通过return关键字向外输出返回值。

多返回值

Go语言中函数支持多返回值，函数如果有多个返回值时必须用()将所有返回值包裹起来。

举个例子：

func calc(x, y int) (int, int) {
	sum := x + y
	sub := x - y
	return sum, sub
}

返回值命名

函数定义时可以给返回值命名，并在函数体中直接使用这些变量，最后通过return关键字返回。

例如：

func calc(x, y int) (sum, sub int) {
	sum = x + y
	sub = x - y
	return
}

函数进阶

变量作用域

全局变量

全局变量是定义在函数外部的变量，它在程序整个运行周期内都有效。 在函数中可以访问到全局变量。

package main

import "fmt"

//定义全局变量num
var num int64 = 10

func testGlobalVar() {
	fmt.Printf("num=%d\n", num) //函数中可以访问全局变量num
}
func main() {
	testGlobalVar() //num=10
}

局部变量

局部变量又分为两种： 函数内定义的变量无法在该函数外使用，例如下面的示例代码main函数中无法使用testLocalVar函数中定义的变量x：

func testLocalVar() {
	//定义一个函数局部变量x,仅在该函数内生效
	var x int64 = 100
	fmt.Printf("x=%d\n", x)
}

func main() {
	testLocalVar()
	fmt.Println(x) // 此时无法使用变量x
}

如果局部变量和全局变量重名，优先访问局部变量。

package main

import "fmt"

//定义全局变量num
var num int64 = 10

func testNum() {
	num := 100
	fmt.Printf("num=%d\n", num) // 函数中优先使用局部变量
}
func main() {
	testNum() // num=100
}

接下来我们来看一下语句块定义的变量，通常我们会在if条件判断、for循环、switch语句上使用这种定义变量的方式。

func testLocalVar2(x, y int) {
	fmt.Println(x, y) //函数的参数也是只在本函数中生效
	if x > 0 {
		z := 100 //变量z只在if语句块生效
		fmt.Println(z)
	}
	//fmt.Println(z)//此处无法使用变量z
}

还有我们之前讲过的for循环语句中定义的变量，也是只在for语句块中生效：

func testLocalVar3() {
	for i := 0; i < 10; i++ {
		fmt.Println(i) //变量i只在当前for语句块中生效
	}
	//fmt.Println(i) //此处无法使用变量i
}

函数类型与变量

定义函数类型

我们可以使用type关键字来定义一个函数类型，具体格式如下：

type calculation func(int, int) int

上面语句定义了一个calculation类型，它是一种函数类型，这种函数接收两个int类型的参数并且返回一个int类型的返回值。

简单来说，凡是满足这个条件的函数都是calculation类型的函数，例如下面的add和sub是calculation类型。

func add(x, y int) int {
	return x + y
}

func sub(x, y int) int {
	return x - y
}

add和sub都能赋值给calculation类型的变量。

var c calculation
c = add

函数类型变量

我们可以声明函数类型的变量并且为该变量赋值：

func main() {
	var c calculation               // 声明一个calculation类型的变量c
	c = add                         // 把add赋值给c
	fmt.Printf("type of c:%T\n", c) // type of c:main.calculation
	fmt.Println(c(1, 2))            // 像调用add一样调用c

	f := add                        // 将函数add赋值给变量f1
	fmt.Printf("type of f:%T\n", f) // type of f:func(int, int) int
	fmt.Println(f(10, 20))          // 像调用add一样调用f
}

高阶函数

高阶函数分为函数作为参数和函数作为返回值两部分。

函数作为参数

函数可以作为参数：

func add(x, y int) int {
	return x + y
}
func calc(x, y int, op func(int, int) int) int {
	return op(x, y)
}
func main() {
	ret2 := calc(10, 20, add)
	fmt.Println(ret2) //30
}

函数作为返回值

函数也可以作为返回值：

func do(s string) (func(int, int) int, error) {
	switch s {
	case "+":
		return add, nil
	case "-":
		return sub, nil
	default:
		err := errors.New("无法识别的操作符")
		return nil, err
	}
}

匿名函数和闭包

匿名函数

函数当然还可以作为返回值，但是在Go语言中函数内部不能再像之前那样定义函数了，只能定义匿名函数。匿名函数就是没有函数名的函数，匿名函数的定义格式如下：

func(参数)(返回值){
    函数体
}

匿名函数因为没有函数名，所以没办法像普通函数那样调用，所以匿名函数需要保存到某个变量或者作为立即执行函数:

func main() {
	// 将匿名函数保存到变量
	add := func(x, y int) {
		fmt.Println(x + y)
	}
	add(10, 20) // 通过变量调用匿名函数

	//自执行函数：匿名函数定义完加()直接执行
	func(x, y int) {
		fmt.Println(x + y)
	}(10, 20)
}

匿名函数多用于实现回调函数和闭包。

闭包

闭包指的是一个函数和与其相关的引用环境组合而成的实体。简单来说，闭包=函数+引用环境。 首先我们来看一个例子：

func adder() func(int) int {
	var x int
	return func(y int) int {
		x += y
		return x
	}
}
func main() {
	var f = adder()
	fmt.Println(f(10)) //10
	fmt.Println(f(20)) //30
	fmt.Println(f(30)) //60

	f1 := adder()
	fmt.Println(f1(40)) //40
	fmt.Println(f1(50)) //90
}

变量f是一个函数并且它引用了其外部作用域中的x变量，此时f就是一个闭包。 在f的生命周期内，变量x也一直有效。 闭包进阶示例1：

func adder2(x int) func(int) int {
	return func(y int) int {
		x += y
		return x
	}
}
func main() {
	var f = adder2(10)
	fmt.Println(f(10)) //20
	fmt.Println(f(20)) //40
	fmt.Println(f(30)) //70

	f1 := adder2(20)
	fmt.Println(f1(40)) //60
	fmt.Println(f1(50)) //110
}

闭包进阶示例2：

func makeSuffixFunc(suffix string) func(string) string {
	return func(name string) string {
		if !strings.HasSuffix(name, suffix) {
			return name + suffix
		}
		return name
	}
}

func main() {
	jpgFunc := makeSuffixFunc(".jpg")
	txtFunc := makeSuffixFunc(".txt")
	fmt.Println(jpgFunc("test")) //test.jpg
	fmt.Println(txtFunc("test")) //test.txt
}

闭包进阶示例3：

func calc(base int) (func(int) int, func(int) int) {
	add := func(i int) int {
		base += i
		return base
	}

	sub := func(i int) int {
		base -= i
		return base
	}
	return add, sub
}

func main() {
	f1, f2 := calc(10)
	fmt.Println(f1(1), f2(2)) //11 9
	fmt.Println(f1(3), f2(4)) //12 8
	fmt.Println(f1(5), f2(6)) //13 7
}

闭包其实并不复杂，只要牢记闭包=函数+引用环境。

defer语句

Go语言中的defer语句会将其后面跟随的语句进行延迟处理。在defer归属的函数即将返回时，将延迟处理的语句按defer定义的逆序进行执行，也就是说，先被defer的语句最后被执行，最后被defer的语句，最先被执行。

举个例子：

func main() {
	fmt.Println("start")
	defer fmt.Println(1)
	defer fmt.Println(2)
	defer fmt.Println(3)
	fmt.Println("end")
}

输出结果：

start
end
3
2
1

由于defer语句延迟调用的特性，所以defer语句能非常方便的处理资源释放问题。比如：资源清理、文件关闭、解锁及记录时间等。

defer执行时机

在Go语言的函数中return语句在底层并不是原子操作，它分为给返回值赋值和RET指令两步。而defer语句执行的时机就在返回值赋值操作后，RET指令执行前。具体如下图所示：

defer经典案例

阅读下面的代码，写出最后的打印结果。

func f1() int {
	x := 5
	defer func() {
		x++
	}()
	return x
}

func f2() (x int) {
	defer func() {
		x++
	}()
	return 5
}

func f3() (y int) {
	x := 5
	defer func() {
		x++
	}()
	return x
}
func f4() (x int) {
	defer func(x int) {
		x++
	}(x)
	return 5
}
func main() {
	fmt.Println(f1())
	fmt.Println(f2())
	fmt.Println(f3())
	fmt.Println(f4())
}

defer面试题

func calc(index string, a, b int) int {
	ret := a + b
	fmt.Println(index, a, b, ret)
	return ret
}

func main() {
	x := 1
	y := 2
	defer calc("AA", x, calc("A", x, y))
	x = 10
	defer calc("BB", x, calc("B", x, y))
	y = 20
}

问，上面代码的输出结果是？（提示：defer注册要延迟执行的函数时该函数所有的参数都需要确定其值）

内置函数介绍

内置函数	介绍
close	主要用来关闭channel
len	用来求长度，比如string、array、slice、map、channel
new	用来分配内存，主要用来分配值类型，比如int、struct。返回的是指针
make	用来分配内存，主要用来分配引用类型，比如chan、map、slice
append	用来追加元素到数组、slice中
panic和recover	用来做错误处理

panic/recover

Go语言中目前（Go1.12）是没有异常机制，但是使用panic/recover模式来处理错误。 panic可以在任何地方引发，但recover只有在defer调用的函数中有效。 首先来看一个例子：

func funcA() {
	fmt.Println("func A")
}

func funcB() {
	panic("panic in B")
}

func funcC() {
	fmt.Println("func C")
}
func main() {
	funcA()
	funcB()
	funcC()
}

输出：

func A
panic: panic in B

goroutine 1 [running]:
main.funcB(...)
        .../code/func/main.go:12
main.main()
        .../code/func/main.go:20 +0x98

程序运行期间funcB中引发了panic导致程序崩溃，异常退出了。这个时候我们就可以通过recover将程序恢复回来，继续往后执行。

func funcA() {
	fmt.Println("func A")
}

func funcB() {
	defer func() {
		err := recover()
		//如果程序出出现了panic错误,可以通过recover恢复过来
		if err != nil {
			fmt.Println("recover in B")
		}
	}()
	panic("panic in B")
}

func funcC() {
	fmt.Println("func C")
}
func main() {
	funcA()
	funcB()
	funcC()
}

注意：

1. recover()必须搭配defer使用。
2. defer一定要在可能引发panic的语句之前定义。

二、函数式编程

"正统"函数式编程：

*不可变性：不能有状态，只有常量和函数

*函数只能有一个参数

go中则没那么严格

案例一：

package main

import "fmt"

// `1 1 2 3 5 8 13 21 .......
func fibonacci() func() int {
	a, b := 0, 1
	return func() int {
		a, b = b, a+b
		return a
	}
}

// 函数递归
func sum1(v int) int {
	if v <= 1 {
		return 1
	}
	return v + sum1(v-1)
}

// 函数式1
func sum2(val int) func() int {
	sum := 0
	return func() int {
		sum += val
		return sum
	}
}

// 函数式2
func sum3() func(val int) int {
	sum := 0
	return func(val int) int {
		sum += val
		return sum
	}
}

//===正统式函数编程===
//*不可变性：不能有状态，只有常量和函数
//*函数只能有一个参数
type iSum func(int) (int, iSum)

func sum4(base int) iSum {
	return func(val int) (i int, sum iSum) {
		return base + val, sum4(base + val)
	}
}
func main() {
	//// `1 1 2 3 5 8 13 21 .......
	//f := fibonacci()
	//fmt.Println(f())
	//fmt.Println(f())
	//fmt.Println(f())
	//fmt.Println(f())
	//fmt.Println(f())
	//fmt.Println(f())
	//fmt.Println(f())

	// 函数递归
	//fmt.Println(sum(100))

	// 函数式1
	//f2 := sum2(10)
	//fmt.Println(f2())
	//fmt.Println(f2())

	// 函数式2
	//f3 := sum3()
	//for i := 1; i < 10; i++ {
	//	fmt.Printf("0 + ...... + %d = %d\n", i, f3(i))
	//}

	//===正统式函数编程===
	f4 := sum4(0)
	for i := 1; i < 10; i++ {
		var s int
		s, f4 = f4(i)
		fmt.Printf("0 + ...... + %d = %d\n", i, s)
	}

}

案例二：