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Go语言基础之函数

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。

函数

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
}

返回值补充

当我们的一个函数返回值类型为slice时,nil可以看做是一个有效的slice,没必要显示返回一个长度为0的切片。

func someFunc(x string) []int {
	if x == "" {
		return nil // 没必要返回[]int{}
	}
	...
}

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。

练习题

  1. 分金币
/*
你有50枚金币,需要分配给以下几个人:Matthew,Sarah,Augustus,Heidi,Emilie,Peter,Giana,Adriano,Aaron,Elizabeth。
分配规则如下:
a. 名字中每包含1个'e'或'E'分1枚金币
b. 名字中每包含1个'i'或'I'分2枚金币
c. 名字中每包含1个'o'或'O'分3枚金币
d: 名字中每包含1个'u'或'U'分4枚金币
写一个程序,计算每个用户分到多少金币,以及最后剩余多少金币?
程序结构如下,请实现 ‘dispatchCoin’ 函数
*/
var (
	coins = 50
	users = []string{
		"Matthew", "Sarah", "Augustus", "Heidi", "Emilie", "Peter", "Giana", "Adriano", "Aaron", "Elizabeth",
	}
	distribution = make(map[string]int, len(users))
)

func main() {
	left := dispatchCoin()
	fmt.Println("剩下:", left)
}

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