3. 基础知识之函数

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。

3.1. 函数初识

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”。

1. 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")
}

2. 函数调用

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。

3. 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。

4. 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{}
	}
	...
}

3.2. 函数进阶

1. 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
}

2. 函数类型与变量

2.1 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

2.2 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
}

3.3. 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。

1. 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
}

2. 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
	}
}

3.4. 匿名函数和闭包

1. 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。

2. 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。

3.5. 内置函数

• 来源地址：https://golang.google.cn/pkg/builtin/

| 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 |

1. make

make 也是用于内存分配的，但是和 new 不同，它只用于 chan、map 以及 slice 的内存创建，而且它返回的类型就是这三个类型本身，而不是他们的指针类型，因为这三种类型就是引用类型，所以就没有必要返回他们的指针了。

在Go语言中，make 函数的描述如下：

// The make built-in function allocates and initializes an object of type
// slice, map, or chan (only). Like new, the first argument is a type, not a
// value. Unlike new, make's return type is the same as the type of its
// argument, not a pointer to it. The specification of the result depends on
// the type:
// Slice: The size specifies the length. The capacity of the slice is
// equal to its length. A second integer argument may be provided to
// specify a different capacity; it must be no smaller than the
// length, so make([]int, 0, 10) allocates a slice of length 0 and
// capacity 10.
// Map: An empty map is allocated with enough space to hold the
// specified number of elements. The size may be omitted, in which case
// a small starting size is allocated.
// Channel: The channel's buffer is initialized with the specified
// buffer capacity. If zero, or the size is omitted, the channel is
// unbuffered.
func make(t Type, size ...IntegerType) Type

通过上面的代码可以看出 make 函数的 t 参数必须是 chan（通道）、map（字典）、slice（切片）中的一个，并且返回值也是类型本身。

注意 ：make 函数只用于 map，slice 和 channel，并且不返回指针。如果想要获得一个显式的指针，可以使用 new 函数进行分配，或者显式地使用一个变量的地址。

Go语言中的 new 和 make 主要区别如下：

• make 只能用来分配及初始化类型为 slice、map、chan 的数据。new 可以分配任意类型的数据；

• new 分配返回的是指针，即类型 *Type。make 返回引用，即 Type；

• new 分配的空间被清零。make 分配空间后，会进行初始化；

（1）创建数组切片

Go语言提供的内置函数make()可以用于灵活地创建数组切片。

// 创建一个初始元素个数为5的数组切片，元素初始值为0：
mySlice1 := make([]int, 5)

// 创建一个初始元素个数为5的数组切片，元素初始值为0，并预留10个元素的存储空间：
mySlice2 := make([]int, 5, 10) 

（2）创建map

//  创建了一个键类型为string、值类型为PersonInfo的map
myMap = make(map[string] PersonInfo)

// 也可以选择是否在创建时指定该map的初始存储能力，创建了一个初始存储能力为100的map.
myMap = make(map[string] PersonInfo, 100) 

// 创建并初始化map的代码.
myMap = map[string] PersonInfo{ 
    "1234": PersonInfo{"1", "Jack", "Room 101,..."},
} 

（3）通道（ chan）

通道的缓冲区被初始化为指定的缓冲容量。如果为零，或省略大小，则通道为无缓冲。

2. new

new 函数只接受一个参数，这个参数是一个类型，并且返回一个指向该类型内存地址的指针。同时 new 函数会把分配的内存置为零，也就是类型的零值。

func new(Type) *Type

【示例】使用 new 函数为变量分配内存空间。

var sum *int
sum = new(int) //分配空间
*sum = 98
fmt.Println(*sum)

当然，new 函数不仅仅能够为系统默认的数据类型，分配空间，自定义类型也可以使用 new 函数来分配空间，如下所示：

type Student struct {
name string
age int
}
var s *Student
s = new(Student) //分配空间
s.name ="dequan"
fmt.Println(s)

这里如果我们不使用 new 函数为自定义类型分配空间（将第 7 行注释），就会报错：

panic: runtime error: invalid memory address or nil pointer dereference
[signal SIGSEGV: segmentation violation code=0x1 addr=0x0 pc=0x80bd277]
goroutine 1 [running]:

这就是 new 函数，它返回的永远是类型的指针，指针指向分配类型的内存地址。

总结

简单总结一下Go语言中 make 和 new 关键字的实现原理，

• make 关键字的主要作用是创建 slice、map 和 Channel 等内置的数据结构

• new 的主要作用是为类型申请一片内存空间，并返回指向这片内存的指针