Go语言中闭包的示例分析

闭包

在函数编程中经常用到闭包，闭包是什？它是怎么产生的及用来解决什么问题呢?先给出闭包的字面定义：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)。这个从字面上很难理解，特别对于一直使用命令式语言进行编程的程序员们。

Go语言中的闭包

先看一个demo：

func f(i int) func() int {
 return func() int {
 i++
 return i
 }
}

函数f返回了一个函数，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。

我们再看一下效果：

c1 := f(0)
c2 := f(0)
c1() // reference to i, i = 0, return 1
c2() // reference to another i, i = 0, return 1

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：

func f() *Cursor {
 var c Cursor
 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
MOVQ 8(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
MOVQ AX,"".~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的技术实现的。

如果输入命令：

go build --gcflags=-m main.go

可以看到输出：

注意：最后两行，标识c逃逸了，被移动到堆中。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技术。