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  • [golang]语法基础之函数

    一般来说,函数是组织好的、可以重复使用、用来实现单一功能或者相互关联功能的代码段,可以提高应用的模块性以及代码的复用性。

    在go语言当中支持普通函数、匿名函数以及闭包函数。从设计上对函数进行了优化和改进,从而让函数使用起来更加的方便。

    在go语言当中,函数属于一等公民(first-class),这就意味着:

    • 函数本身可以作为值进行传递
    • 支持匿名函数和闭包(closure)
    • 函数可以满足接口

    函数声明定义

    函数构成了代码执行的逻辑结构,在Go语言中,函数的基本组成为:关键字 func函数名参数列表返回值函数体返回语句,每一个程序都包含很多的函数,函数是基本的代码块。

    因为Go语言是编译型语言,所以函数编写的顺序是无关紧要的,鉴于可读性的需求,最好把 main() 函数写在文件的前面,其他函数按照一定逻辑顺序进行编写(例如函数被调用的顺序)。

    编写多个函数的主要目的是将一个需要很多行代码的复杂问题分解为一系列简单的任务来解决,而且,同一个任务(函数)可以被多次调用,有助于代码重用(事实上,好的程序是非常注意 DRY 原则的,即不要重复你自己(Don't Repeat Yourself),意思是执行特定任务的代码只能在程序里面出现一次)。

    当函数执行到代码块最后一行}之前或者 return 语句的时候会退出,其中 return 语句可以带有零个或多个参数,这些参数将作为返回值供调用者使用,简单的 return 语句也可以用来结束 for 的死循环,或者结束一个协程(goroutine)。

    Go语言里面拥三种类型的函数:

    • 普通的带有名字的函数
    • 匿名函数或者 lambda 函数
    • 方法

    普通函数声明

    函数声明包括函数名、形式参数列表、返回值列表(可省略)以及函数体。

    func 函数名(形式参数列表)(返回值列表){
        函数体
    }
    

    形式参数列表描述了函数的参数名以及参数类型,这些参数作为局部变量,其值由参数调用者提供,返回值列表描述了函数返回值的变量名以及类型,如果函数返回一个无名变量或者没有返回值,返回值列表的括号是可以省略的。

    如果一个函数声明不包括返回值列表,那么函数体执行完毕后,不会返回任何值.

    示例:

    func hypot(x, y float64) float64 {
        return math.Sqrt(x*x + y*y)
    }
    fmt.Println(hypot(3,4)) // "5"
    

    x 和 y 是形参名,3 和 4 是调用时的传入的实数,函数返回了一个 float64 类型的值,返回值也可以像形式参数一样被命名,在这种情况下,每个返回值被声明成一个局部变量,并根据该返回值的类型,将其初始化为 0。

    如果一个函数在声明时,包含返回值列表,那么该函数必须以 return 语句结尾,除非函数明显无法运行到结尾处,例如函数在结尾时调用了 panic 异常或函数中存在无限循环。

    正如 hypot 函数一样,如果一组形参或返回值有相同的类型,我们不必为每个形参都写出参数类型,下面 2 个声明是等价的:

    func f(i, j, k int, s, t string) { /* ... */ }
    func f(i int, j int, k int, s string, t string) { /* ... */ }
    

    下面,我们给出 4 种方法声明拥有 2 个 int 型参数和 1 个 int 型返回值的函数,空白标识符_可以强调某个参数未被使用。

    func add(x int, y int) int {return x + y}
    func sub(x, y int) (z int) { z = x - y; return}
    func first(x int, _ int) int { return x }
    func zero(int, int) int { return 0 }
    fmt.Printf("%T
    ", add) // "func(int, int) int"
    fmt.Printf("%T
    ", sub) // "func(int, int) int"
    fmt.Printf("%T
    ", first) // "func(int, int) int"
    fmt.Printf("%T
    ", zero) // "func(int, int) int"
    

    函数的类型被称为函数的标识符,如果两个函数形式参数列表和返回值列表中的变量类型一一对应,那么这两个函数被认为有相同的类型和标识符,形参和返回值的变量名不影响函数标识符也不影响它们是否可以以省略参数类型的形式表示。

    每一次函数在调用时都必须按照声明顺序为所有参数提供实参(参数值),在函数调用时,Go语言没有默认参数值,也没有任何方法可以通过参数名指定形参,因此形参和返回值的变量名对于函数调用者而言没有意义。

    在函数中,实参通过值传递的方式进行传递,因此函数的形参是实参的拷贝,对形参进行修改不会影响实参,但是,如果实参包括引用类型,如指针、slice(切片)、map、function、channel 等类型,实参可能会由于函数的间接引用被修改。

    函数的返回值

    Go语言支持多返回值,多返回值能方便地获得函数执行后的多个返回参数,Go语言经常使用多返回值中的最后一个返回参数返回函数执行中可能发生的错误,示例代码如下:

    conn, err := connectToNetwork()
    

    在这段代码中,connectToNetwork 返回两个参数,conn 表示连接对象,err 返回错误信息。

    Go语言既支持安全指针,也支持多返回值,因此在使用函数进行逻辑编写时更为方便。

    1) 同一种类型返回值

    如果返回值是同一种类型,则用括号将多个返回值类型括起来,用逗号分隔每个返回值的类型。

    使用 return 语句返回时,值列表的顺序需要与函数声明的返回值类型一致,示例代码如下:

    func typedTwoValues() (int, int) {
        return 1, 2
    }
    func main() {
        a, b := typedTwoValues()
        fmt.Println(a, b) // 1 2 
    }
    

    纯类型的返回值对于代码可读性不是很友好,特别是在同类型的返回值出现时,无法区分每个返回参数的意义。

    2) 带有变量名的返回值

    Go语言支持对返回值进行命名,这样返回值就和参数一样拥有参数变量名和类型。

    命名的返回值变量的默认值为类型的默认值,即数值为 0,字符串为空字符串,布尔为 false、指针为 nil 等。

    下面代码中的函数拥有两个整型返回值,函数声明时将返回值命名为 a 和 b,因此可以在函数体中直接对函数返回值进行赋值,在命名的返回值方式的函数体中,在函数结束前需要显式地使用 return 语句进行返回,代码如下:

    func namedRetValues() (a, b int) {
        a = 1
        b = 2
        return
    }
    

    下面代码的执行效果和上面代码的效果一样。

    func namedRetValues() (a, b int) {
        a = 1
        return a, 2
    }
    

    注意:

    同一种类型返回值和命名返回值两种形式只能二选一,混用时将会发生编译错误,例如下面的代码:

    func namedRetValues() (a, b int, int)
    

    编译报错提示:

    mixed named and unnamed function parameters
    

    意思是:在函数参数中混合使用了命名和非命名参数。

    函数的调用

    函数在定义后,可以通过调用的方式,让当前代码跳转到被调用的函数中进行执行,调用前的函数局部变量都会被保存起来不会丢失,被调用的函数运行结束后,恢复到调用函数的下一行继续执行代码,之前的局部变量也能继续访问。

    函数内的局部变量只能在函数体中使用,函数调用结束后,这些局部变量都会被释放并且失效。

    Go语言的函数调用格式如下:

    返回值变量列表 = 函数名(参数列表)
    

    下面是对各个部分的说明:
    函数名:需要调用的函数名。
    参数列表:参数变量以逗号分隔,尾部无须以分号结尾。
    返回值变量列表:多个返回值使用逗号分隔。

    例如,加法函数调用样式如下:

    result := add(1,1)
    

    把函数当做值保存到变量当中

    在go中,函数也是一种类型,可以和其他类型一样保存到一个变量当中。

    示例:

    package main
    import (
        "fmt"
    )
    func fire() {
        fmt.Println("fire")
    }
    func main() {
        var f func() // 创建一个函数类型的变量
        f = fire // 将函数保存到变量f中
        f() // 通过变量f调用函数fire
    }
    

    代码输出结果:

    fire
    

    匿名函数

    Go语言支持匿名函数,即在需要使用函数时再定义函数,匿名函数没有函数名只有函数体,函数可以作为一种类型被赋值给函数类型的变量,匿名函数也往往以变量方式传递,这与C语言的回调函数比较类似,不同的是,Go语言支持随时在代码里定义匿名函数。

    匿名函数是指不需要定义函数名的一种函数实现方式,由一个不带函数名的函数声明和函数体组成,下面来具体介绍一下匿名函数的定义及使用。

    定义一个匿名函数

    匿名函数的定义格式如下:

    func(参数列表)(返回参数列表){
        函数体
    }
    

    匿名函数的定义就是没有名字的普通函数定义。

    1) 在定义时调用匿名函数

    匿名函数可以在声明后调用,例如:

    func(data int) {
        fmt.Println("hello", data)
    }(100)
    

    上面代码在函数的最后添加了一个(),并且传入一个100,这样值就会传递到函数中由形参接收到。

    2) 将匿名函数赋值给变量

    匿名函数可以被赋值,例如:

    // 将匿名函数体保存到f()中
    f := func(data int) {
        fmt.Println("hello", data)
    }
    // 使用f()调用
    f(100)
    

    匿名函数的用途非常广泛,它本身就是一种值,可以方便地保存在各种容器中实现回调函数和操作封装。

    匿名函数用作回调函数

    下面的代码实现对切片的遍历操作,遍历中访问每个元素的操作使用匿名函数来实现,用户传入不同的匿名函数体可以实现对元素不同的遍历操作,代码如下:

    package main
    import (
        "fmt"
    )
    // 遍历切片的每个元素, 通过给定函数进行元素访问
    func visit(list []int, f func(int)) {
        for _, v := range list {
            f(v)
        }
    }
    func main() {
        // 使用匿名函数打印切片内容
        visit([]int{1, 2, 3, 4}, func(v int) {
            fmt.Println(v)
        })
    }
    

    在上面的代码中visit函数接收两个参数,第一个参数是一个切片,第二个参数就是一个匿名函数。在visit函数调用的时候传入进去一个函数,就会被visit函数中的参数f接收,那么在visit中,通过参数f就可以在visit函数中调用这个匿名函数。

    使用匿名函数完成封装

    下面这段代码将匿名函数作为 map 的键值,通过命令行参数动态调用匿名函数,代码如下:

    package main
    import (
        "flag"
        "fmt"
    )
    var skillParam = flag.String("skill", "", "skill to perform") // 定义命令行参数 skill,从命令行输入 --skill 可以将=后的字符串传入 skillParam 指针变量。
    func main() {
        flag.Parse() // 解析命令行参数,解析完成后,skillParam 指针变量将指向命令行传入的值。
        var skill = map[string]func(){ // 定义一个从字符串映射到 func() 的 map,然后填充这个 map
        // 初始化 map 的键值对,值为匿名函数
            "fire": func() {
                fmt.Println("chicken fire")
            },
            "run": func() {
                fmt.Println("soldier run")
            },
            "fly": func() {
                fmt.Println("angel fly")
            },
        }
        // skillParam 是一个 *string 类型的指针变量,使用 *skillParam 获取到命令行传过来的值,并在 map 中查找对应命令行参数指定的字符串的函数。
        if f, ok := skill[*skillParam]; ok {
            f()
        } else {
            fmt.Println("skill not found")
        }
    }
    

    递归函数

    所谓递归函数指的是在函数内部调用函数自身的函数,从数学解题思路来说,递归就是把一个大问题拆分成多个小问题,再各个击破,在实际开发过程中,递归函数可以解决许多数学问题,如计算给定数字阶乘、产生斐波系列等。

    构成递归需要具备以下条件:

    • 一个问题可以被拆分成多个子问题;
    • 拆分前的原问题与拆分后的子问题除了数据规模不同,但处理问题的思路是一样的;
    • 不能无限制的调用本身,子问题需要有退出递归状态的条件。

    注意:编写递归函数时,一定要有终止条件,否则就会无限调用下去,直到内存溢出。

    斐波那契数列

    斐波那契数列如下:

    1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, 144, 233, 377, 610, 987, 1597, 2584, 4181, 6765, 10946, …
    

    下面通过递归函数来实现:

    package main
    import "fmt"
    func main() {
        result := 0
        for i := 1; i <= 10; i++ {
            result = fibonacci(i)
            fmt.Printf("fibonacci(%d) is: %d
    ", i, result)
        }
    }
    func fibonacci(n int) (res int) {
        if n <= 2 {
            res = 1
        } else {
            res = fibonacci(n-1) + fibonacci(n-2)
        }
        return
    }
    

    输出结果为:

    fibonacci(1) is: 1
    fibonacci(2) is: 1
    fibonacci(3) is: 2
    fibonacci(4) is: 3
    fibonacci(5) is: 5
    fibonacci(6) is: 8
    fibonacci(7) is: 13
    fibonacci(8) is: 21
    fibonacci(9) is: 34
    fibonacci(10) is: 55
    

    数字阶乘

    一个正整数的阶乘(factorial)是所有小于及等于该数的正整数的积,并且 0 的阶乘为 1,自然数 n 的阶乘写作n!,“基斯顿·卡曼”在 1808 年发明了n!这个运算符号。

    例如,n!=1×2×3×…×n,阶乘亦可以递归方式定义:0!=1,n!=(n-1)!×n。

    使用递归函数计算给定数的阶乘,示例代码如下所示:

    package main
    import "fmt"
    func Factorial(n uint64) (result uint64) {
        if n > 0 {
            result = n * Factorial(n-1)
            return result
        }
        return 1
    }
    func main() {
        var i int = 10
        fmt.Printf("%d 的阶乘是 %d
    ", i, Factorial(uint64(i)))
    }
    

    输出结果为:

    10 的阶乘是 3628800
    
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