Go基础语法part10| 青训营笔记

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这是我参与「第五届青训营 」伴学笔记创作活动的第 10 天

基础语法

匿名函数

拥有函数名的函数只能在包级语法块中被声明,通过函数字面量(function literal),我们可绕过这一限制,在任何表达式中表示一个函数值。函数字面量的语法和函数声明相似,区别在于func关键字后没有函数名。函数值字面量是一种表达式,它的值被称为匿名函数(anonymous function)。

函数字面量允许我们在使用函数时,再定义它。通过这种技巧,我们可以改写之前对strings.Map的调用:

strings.Map(func(r rune) rune { return r + 1 }, "HAL-9000")

更为重要的是,通过这种方式定义的函数可以访问完整的词法环境(lexical environment),这意味着在函数中定义的内部函数可以引用该函数的变量,如下例所示:

gopl.io/ch5/squares

// squares返回一个匿名函数。
// 该匿名函数每次被调用时都会返回下一个数的平方。
func squares() func() int {
    var x int
    return func() int {
        x++
        return x * x
    }
}
func main() {
    f := squares()
    fmt.Println(f()) // "1"
    fmt.Println(f()) // "4"
    fmt.Println(f()) // "9"
    fmt.Println(f()) // "16"
}

函数squares返回另一个类型为 func() int 的函数。对squares的一次调用会生成一个局部变量x并返回一个匿名函数。每次调用匿名函数时,该函数都会先使x的值加1,再返回x的平方。第二次调用squares时,会生成第二个x变量,并返回一个新的匿名函数。新匿名函数操作的是第二个x变量。

squares的例子证明,函数值不仅仅是一串代码,还记录了状态。在squares中定义的匿名内部函数可以访问和更新squares中的局部变量,这意味着匿名函数和squares中,存在变量引用。这就是函数值属于引用类型和函数值不可比较的原因。Go使用闭包(closures)技术实现函数值,Go程序员也把函数值叫做闭包。

通过这个例子,我们看到变量的生命周期不由它的作用域决定:squares返回后,变量x仍然隐式的存在于f中。

接下来,我们讨论一个有点学术性的例子,考虑这样一个问题:给定一些计算机课程,每个课程都有前置课程,只有完成了前置课程才可以开始当前课程的学习;我们的目标是选择出一组课程,这组课程必须确保按顺序学习时,能全部被完成。每个课程的前置课程如下:

gopl.io/ch5/toposort

// prereqs记录了每个课程的前置课程
var prereqs = map[string][]string{
    "algorithms": {"data structures"},
    "calculus": {"linear algebra"},
    "compilers": {
        "data structures",
        "formal languages",
        "computer organization",
    },
    "data structures":       {"discrete math"},
    "databases":             {"data structures"},
    "discrete math":         {"intro to programming"},
    "formal languages":      {"discrete math"},
    "networks":              {"operating systems"},
    "operating systems":     {"data structures", "computer organization"},
    "programming languages": {"data structures", "computer organization"},
}

这类问题被称作拓扑排序。从概念上说,前置条件可以构成有向图。图中的顶点表示课程,边表示课程间的依赖关系。显然,图中应该无环,这也就是说从某点出发的边,最终不会回到该点。下面的代码用深度优先搜索了整张图,获得了符合要求的课程序列。

func main() {
    for i, course := range topoSort(prereqs) {
        fmt.Printf("%d:\t%s\n", i+1, course)
    }
}
​
func topoSort(m map[string][]string) []string {
    var order []string
    seen := make(map[string]bool)
    var visitAll func(items []string)
    visitAll = func(items []string) {
        for _, item := range items {
            if !seen[item] {
                seen[item] = true
                visitAll(m[item])
                order = append(order, item)
            }
        }
    }
    var keys []string
    for key := range m {
        keys = append(keys, key)
    }
    sort.Strings(keys)
    visitAll(keys)
    return order
}

当匿名函数需要被递归调用时,我们必须首先声明一个变量(在上面的例子中,我们首先声明了 visitAll),再将匿名函数赋值给这个变量。如果不分成两步,函数字面量无法与visitAll绑定,我们也无法递归调用该匿名函数。

visitAll := func(items []string) {
    // ...
    visitAll(m[item]) // compile error: undefined: visitAll
    // ...
}

在toposort程序的输出如下所示,它的输出顺序是大多人想看到的固定顺序输出,但是这需要我们多花点心思才能做到。哈希表prepreqs的value是遍历顺序固定的切片,而不再试遍历顺序随机的map,所以我们对prereqs的key值进行排序,保证每次运行toposort程序,都以相同的遍历顺序遍历prereqs。

1: intro to programming
2: discrete math
3: data structures
4: algorithms
5: linear algebra
6: calculus
7: formal languages
8: computer organization
9: compilers
10: databases
11: operating systems
12: networks
13: programming languages