Go语言数据作用域

程序员小徐同学
124 阅读5分钟

作用域

一个声明语句将程序中的实体和一个名字关联，比如一个函数或一个变量。声明语句的作用域是指源代码中可以有效使用这个名字的范围。

声明语句的作用域对应的是一个源代码的文本区域；它是一个编译时的属性。一个变量的生命周期是指程序运行时变量存在的有效时间段，在此时间区域内它可以被程序的其他部分引用；是一个运行时的概念。

句法块是由花括弧所包含的一系列语句，就像函数体或循环体花括弧包裹的内容一样。句法块内部声明的名字是无法被外部块访问的。这个块决定了内部声明的名字的作用域范围。我们可以把块（block）的概念推广到包括其他声明的群组，这些声明在代码中并未显式地使用花括号包裹起来，我们称之为词法块。对全局的源代码来说，存在一个整体的词法块，称为全局词法块；对于每个包；每个for、if和switch语句，也都对应词法块；每个switch或select的分支也有独立的语法块；当然也包括显式书写的词法块（花括弧包含的语句）。

声明语句对应的词法域决定了作用域范围的大小。对于内置的类型、函数和常量，比如int、len和true等是在全局作用域的，因此可以在整个程序中直接使用。任何在在函数外部（也就是包级语法域）声明的名字可以在同一个包的任何源文件中访问的。对于导入的包，例如tempconv导入的fmt包，则是对应源文件级的作用域，因此只能在当前的文件中访问导入的fmt包，当前包的其它源文件无法访问在当前源文件导入的包。还有许多声明语句，比如tempconv.CToF函数中的变量c，则是局部作用域的，它只能在函数内部（甚至只能是局部的某些部分）访问。

控制流标号，就是break、continue或goto语句后面跟着的那种标号，则是函数级的作用域。

当编译器遇到一个名字引用时，如果它看起来像一个声明，它首先从最内层的词法域向全局的作用域查找。如果查找失败，则报告“未声明的名字”这样的错误。如果该名字在内部和外部的块分别声明过，则内部块的声明首先被找到。在这种情况下，内部声明屏蔽了外部同名的声明，让外部的声明的名字无法被访问：

func f() {}

var g = "g"

func main() {
    f := "f"
    fmt.Println(f) // "f"; local var f shadows package-level func f
    fmt.Println(g) // "g"; package-level var
    fmt.Println(h) // compile error: undefined: h
}

在函数中词法域可以深度嵌套，因此内部的一个声明可能屏蔽外部的声明。还有许多语法块是if或for等控制流语句构造的。下面的代码有三个不同的变量x，因为它们是定义在不同的词法域（这个例子只是为了演示作用域规则，但不是好的编程风格）。

func main() {
    x := "hello!"
    for i := 0; i < len(x); i++ {
        x := x[i]
        if x != '!' {
            x := x + 'A' - 'a'
            fmt.Printf("%c", x) // "HELLO" (one letter per iteration)
        }
    }
}

在x[i]和x + 'A' - 'a'声明语句的初始化的表达式中都引用了外部作用域声明的x变量，稍后我们会解释这个。（注意，后面的表达式与unicode.ToUpper并不等价。）

正如上面例子所示，并不是所有的词法域都显式地对应到由花括弧包含的语句；还有一些隐含的规则。上面的for语句创建了两个词法域：花括弧包含的是显式的部分是for的循环体部分词法域，另外一个隐式的部分则是循环的初始化部分，比如用于迭代变量i的初始化。隐式的词法域部分的作用域还包含条件测试部分和循环后的迭代部分（i++），当然也包含循环体词法域。

下面的例子同样有三个不同的x变量，每个声明在不同的词法域，一个在函数体词法域，一个在for隐式的初始化词法域，一个在for循环体词法域；只有两个块是显式创建的：

func main() {
    x := "hello"
    for _, x := range x {
        x := x + 'A' - 'a'
        fmt.Printf("%c", x) // "HELLO" (one letter per iteration)
    }
}

要特别注意短变量声明语句的作用域范围，考虑下面的程序，它的目的是获取当前的工作目录然后保存到一个包级的变量中。这可以本来通过直接调用os.Getwd完成，但是将这个从主逻辑中分离出来可能会更好，特别是在需要处理错误的时候。函数log.Fatalf用于打印日志信息，然后调用os.Exit(1)终止程序。

var cwd string

func init() {
    cwd, err := os.Getwd() // compile error: unused: cwd
    if err != nil {
        log.Fatalf("os.Getwd failed: %v", err)
    }
}

虽然cwd在外部已经声明过，但是:=语句还是将cwd和err重新声明为新的局部变量。因为内部声明的cwd将屏蔽外部的声明，因此上面的代码并不会正确更新包级声明的cwd变量。

由于当前的编译器会检测到局部声明的cwd并没有本使用，然后报告这可能是一个错误，但是这种检测并不可靠。因为一些小的代码变更，例如增加一个局部cwd的打印语句，就可能导致这种检测失效。

var cwd string

func init() {
    cwd, err := os.Getwd() // NOTE: wrong!
    if err != nil {
        log.Fatalf("os.Getwd failed: %v", err)
    }
    log.Printf("Working directory = %s", cwd)
}

有许多方式可以避免出现类似潜在的问题。最直接的方法是通过单独声明err变量，来避免使用:=的简短声明方式：

var cwd string

func init() {
    var err error
    cwd, err = os.Getwd()
    if err != nil {
        log.Fatalf("os.Getwd failed: %v", err)
    }
}

本文正在参加技术专题18期-聊聊Go语言框架

avatar
文章
阅读
粉丝