Golang中闭包的实现原理

2024-01-05 17:18
文章标签 实现 golang 原理 中闭

本文主要是介绍Golang中闭包的实现原理,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

闭包的实现

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)。

Go中的闭包

闭包是函数式语言中的概念,Go语言是支持闭包的,这里只是简单地讲一下在Go语言中闭包是如何实现的。

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。

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 Cursorc.X = 500noinline()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:

./main.go:20: moved to heap: c
./main.go:23: &c escapes to heap

表示c逃逸了,被移到堆中。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。

闭包结构体

     回到闭包的实现来,前面说过,闭包是函数和它所引用的环境。那么是不是可以表示为一个结构体呢:

type Closure struct {F func() inti *int
}

事实上,Go在底层确实就是这样表示一个闭包的。让我们看一下汇编代码:

func f(i int) func() int {return func() int {i++return i}
}
MOVQ $type.int+0(SB),(SP)
PCDATA $0,$16
PCDATA $1,$0
CALL ,runtime.new(SB) // 是不是很熟悉,这一段就是i = new(int)
...
MOVQ $type.struct { F uintptr; A0 *int }+0(SB),(SP) // 这个结构体就是闭包的类型
...
CALL ,runtime.new(SB) // 接下来相当于 new(Closure)
PCDATA $0,$-1
MOVQ 8(SP),AX
NOP ,
MOVQ $"".func·001+0(SB),BP
MOVQ BP,(AX) // 函数地址赋值给Closure的F部分
NOP ,
MOVQ "".&i+16(SP),BP // 将堆中new的变量i的地址赋值给Closure的值部分
MOVQ BP,8(AX)
MOVQ AX,"".~r1+40(FP)
ADDQ $24,SP
RET ,

其中func·001是另一个函数的函数地址,也就是f返回的那个函数。

 

小结

1. Go语言支持闭包

2. Go语言能通过escape analyze识别出变量的作用域,自动将变量在堆上分配。将闭包环境变量在堆上分配是Go实现闭

包的基础。

3. 返回闭包时并不是单纯返回一个函数,而是返回了一个结构体,记录下函数返回地址和引用的环境中的变量地址。

 

其他:

《Go语言编程》中闭包的理解

闭包的概念:是可以包含自由(未绑定到特定对象)变量的代码块,这些变量不在这个代码块内或者任何全局上下文中定义,而是在定义代码块的环境中定义。要执行的代码块(由于自由变量包含在代码块中,所以这些自由变量以及它们引用的对象没有被释放)为自由变量提供绑定的计算环境(作用域)。

闭包的价值 : 闭包的价值在于可以作为函数对象或者匿名函数,对于类型系统而言,这意味着不仅要表示数据还要表示代码。支持闭包的多数语言都将函数作为第一级对象,就是说这些函数可以存储到变量中作为参数传递给其他函数,最重要的是能够被函数动态创建和返回。

 

js中的闭包

https://www.cnblogs.com/cxying93/p/6103375.html

本文主要摘自:《深入解析go内核实现》

网页地址:https://www.laojiyou.com/books/shenrujiexigo/03.3.html

pdf下载地址:https://download.csdn.net/download/skh2015java/10967224
 

这篇关于Golang中闭包的实现原理的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/573586

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