[译] Golang 语言中的函数类型
OmoruHadden
7年前
<h2>golang语言中的函数类型（翻译）</h2> <pre> <code class="language-go">多数的开发者对ruby，javascript，或者python这种暴露高阶函数的动态语言是熟悉的。对于这些具有脚本背景的开发者，这是很难转换成go的把那些概念，因为go的类型系统似乎就是一个阻碍。另外一面，这些问题也许是相反的，对于哪些具有静态类型背景，原生的面向对象语言比如c++，或者java，静态类型系统是少一些绊脚石的。但是高阶函数的使用也似乎缺少直观性。程序员对函数的经验，大部分的认知留下的印象可能是非常缺乏想象力的。但是非常有益的是，这篇文章至少会阐述如何去使用go的类型系统中有关functions的概念。 这这篇文章中，我们将看几个函数类型在go中非常有用的例子。读者不需要假定是一个经验老道的go开发者，只要大概的一些关于go的知识，在理解这篇文章上就会变的非常有用。</code></pre> <h2>匿名函数和闭包</h2> <pre> <code class="language-go">马上，go支持匿名函数和闭包，对我来说，go对匿名函数的支持是很容易让人联想起javascript对匿名函数的支持，但是它不是python的lambads（仅仅是一条语句）对匿名函数脆弱的支持，或者是ruby的套件那样有很多种方式去创建闭包（我不是ruby的粉丝，因此像这样的 proc/block/lambda/Method 事情对我来说是非常复杂）。不管怎么说，在go中声明匿名函数是非常的轻量：</code></pre> <pre> <code class="language-go">func(){ fmt.Println("hello") } </code></pre> <pre> <code class="language-go">匿名函数只是作为一个表达式,那是非常没有意义的，通常来说你想的是它被存到一个变量中，插入到数据结构里，或者把它传递到另外的函数当中。常常看到以下这种类型的代码出现在go中：</code></pre> <pre> <code class="language-go">fn:=func(){ fmt.Println("hello") } </code></pre> <pre> <code class="language-go">我们现在有一个变量fn，它是一个function；它的类型是func()。它能像其他的任何函数一样被调用，通过说fn(),或者赋值给你感兴趣的其他func()。当然，因为我们有对闭包的支持，我们也能引用一些定义在函数作用域当中的数据。</code></pre> <pre> <code class="language-go">x:= 5 fn:=func(){ fmt.Println("x is",x) } fn() x++ fn() </code></pre> <p>以上代码片段的输出如下：</p> <pre> <code class="language-go">x is 5 x is 6 </code></pre> <p><a href="/misc/goto?guid=4959725680716618005" rel="nofollow,noindex">run that example here</a> 到目前为止，这些看上去非常像javascript中看到的一样，而不是静态类型。</p> <h2>函数集合</h2> <pre> <code class="language-go">当然，我们能够使用函数在所有我们能使用常规数据类型的地方。我们确实可以这样，创建一个切片函数，随机选取一个函数，然后执行它.我们定义了binFunc类型，它是一个二元一次函数，带有两个参数x,y，然后返回一个整数结果。对于这个例子来说这些都不是非常必要的。但是输入binFunc比一而再到处可以看到的输入func(int,int) int 是更加方便的。</code></pre> <pre> <code class="language-go">type binFunc fun(int, int) int func main() { // seed your random number generator. rand.Seed(time.Now().Unix()) // create a slice of functions fns:= []binFunc{ func(x,yint) int { returnx+y}, func(x,yint) int { returnx-y}, func(x,yint) int { returnx*y}, func(x,yint) int { returnx/y}, func(x,yint) int { returnx%y}, } // pick one of those functions at random fn:=fns[rand.Intn(len(fns))] // and execute it x,y:= 12, 5 fmt.Println(fn(x,y)) } </code></pre> <p>（ <a href="/misc/goto?guid=4959725680795013055" rel="nofollow,noindex">run this example</a> ）</p> <p>当然，这个例子是很作的，但是它阐述了go的核心概念：函数是一等公民（first class）</p> <h2>函数字段</h2> <pre> <code class="language-go">同样的，我们可能感兴趣把function类型用在结构体的字段上。这样做允许我们对一个函数加上一些额外的信息，比如运行时可以获取的标签。</code></pre> <pre> <code class="language-go">type opstruct { namestring fn func(int, int) int } func main(){ // send your random number generator rand.Seed(time.Now().Unix()) //create a slice of ops ops:= []op{ {"add",func(x,yint) int {returnx+y}}, {"sub",func(x,yint) int {returnx-y}}, {"mul"func(x,yint) int {returnx*y}}, {"div"func(x,yint) int {returnx/y}}, {"mod"func(x,yint) int {returnx%y}}, } //pick one of these ops at random o:=ops[rand.Intn(len(ops))] x,y:= 12, 5 fmt.Println(o.name,x,y) fmt.Println(o.fn(x,y)) } </code></pre> <p>function也能被存在map中，所以你也可以用map[string]binFunc做一些跟上面这个例子相似的事情。</p> <h2>递归函数类型</h2> <pre> <code class="language-go">另外关于函数类型有趣的概念是它允许我们定义递归函数类型，他是一种操作自己本身的函数类型。就是说它既是函数的参数也是函数的返回值。使用这个技术你能做很多事情如果设计这样的函数是困难的，因此为了说明清楚，我已经设计了一种执行“随机步”的递归函数。是的，这是一个经过完整设计的例子，我们将看到一个walk函数，它具有一个整形指针参数，并且返回walk函数。</code></pre> <pre> <code class="language-go">type walkFn func(*int)walkFn </code></pre> <p>这个函数的预期是去增加这个指针所指向的值。然后返回一个函数描述了下一步要执行的内容。以下的walkEqual是一个有效的walkfn函数的实例：</p> <pre> <code class="language-go">func walkEqual(i*int)walkFn{ *i+=rand.Intn(7) - 3 } </code></pre> <p>这个函数运行起来的效果会是i所指向的整数会随机的+-3，然后函数的返回值是它自己。我们将会在下面执行这个随机函数。</p> <p>当然，这是非常有趣的。让我们嵌套两个以上的函数，walkForward和walkBackward,这个会保证我们往前走（正数）的方向，和往后走（负数）的方向。每一个函数都会执行它自己，然后随机返回两者中的一个。我们开启一个小的但是完整的叫做pickRandom的函数。它将随机的选择一个作为输入函数，并且返回它。</p> <pre> <code class="language-go">func pickRandom(fns...walkFn)walkFn{ returnfns[rand.Intn(len(fns))] } 然后我们定义的三个walk函数，如下所示： packagemain import ( "fmt" "math/rand" "time" ) type walkFn func(*int)walkFn func pickRandom(fns...walkFn)walkFn{ returnfns[rand.Intn(len(fns))] } func walKEqual(i*int)walkFn{ *i+=rand.Intn(7) - 3 returnpickRandom(walkForward,walkBackward) } func walkForward(i*int)walkFn{ *i+=rand.Intn(6) returnpickRandom(walKEqual,walkBackward) } func walkBackward(i*int)walkFn{ *i+= -rand.Intn(6) returnpickRandom(walKEqual,walkForward) } func main() { // time is frozen on playground, so this is actually always // the same. The behavior is different when run locally. rand.Seed(time.Now().Unix()) fn,progress:=walKEqual, 0 fori:= 0;i< 20;i++ { fn=fn(&progress) fmt.Println(progress) } } random output: 2 1 6 6 7 2 6 2 7 6 8 11 13 13 11 16 15 17 22 17 </code></pre> <p>以上这个例子是不太合理的设计，因此我们要做的是关注递归函数的机制，在标准库中，这个技术被用在text／template中生成lexer。</p> <h2>函数类型作为接口的值</h2> <pre> <code class="language-go">在go中函数类型可以有方法，这是很难去看到的，首先，为什么这是有用的。这里有两个方面的影响对于函数类型在go能有方法的事实。第一：因为任意类型能有防范就能满足接口，在go中函数类型也可能封装成有效的接口类型，第二：在go中方法既可以是指针或者值接收者，我们能使用函数指针的方法切换这个函数之乡的方法调用的上下文。这样说是有点让人兴奋的，所以让我们看两个事实。 首先，最明显的做法是，使得一个函数类型满足一个接口是选择一个接口只有一个方法。实现它是简单的。让我们定义一个add function就想我们上面做过的，但是我们也给它一个Error() string方法，在go中任何类型具有Error() string方法就是有效的error类型，所以我们的函数既是一个function也是一个error。你可以运行这个没什么用处的例子在你的终端上：</code></pre> <pre> <code class="language-go">packagemain import( "fmt" ) type binFunc func(int, int) int func add(x,yint) int {returnx+y} func(f binFunc) Error() string {return "binFunc error"} func main() { varerr error err=binFunc(add) fmt.Println(err) } </code></pre> <p>以上这个例子真的是没什么用处，我们不得不去执行类型转换，转换类型是func(int, int) int的add函数成binFunc。这个看上去像是繁重的性能损耗在go运行时，但是如果有另外一个有效的方式把 func(int, int) int转换成实现error：</p> <pre> <code class="language-go">type loudBinFunc func(int, int) int func(f loudBinFunc) Error() string{ return "THIS ERROR IS A LOT LOUDER" } </code></pre> <pre> <code class="language-go">如果binFunc和loudBinFunc都定义了，运行时就不会知道如何去转换我们的add函数。及时接口只有一个有效的实现被给定的类型，运行时也不会自动的执行转换。它看上去是烦恼的，但是也使得写出没有bug的代码变的更容易。在标准库的net／http包中，我们能看到使用函数类型的实现接口的例子，http.Handler类型被用在标准库中注册http.handlers的接口。</code></pre> <pre> <code class="language-go">typeHandler interface{ ServerHTTP(ResponseWriter, *Request) } </code></pre> <pre> <code class="language-go">这里还有一种http.HandlerFunc类型，它只是包装了func（http.ResponseWriter, *http.Request）以满足http,Handler。这就使得我们可以用一个函数或者一个结构体去作为一个web的handler。最终的结果是我们同时获得了http.Handler和http.HandleFunc函数，使得写web的handler是更加的方便。 现在我们知道如何建立函数的方法从而允许我们去实现一个接口，我将展示一点难懂用法也是被证明非常有用的，让我们截取一些在json文档中的函数，在标准库的encoding/json包是一般的方法用来编码和解码json文档。这个包是简历在接口的基础之上，它定义了一个json.Unmarshaler接口，用来去反序列化json文档：</code></pre> <pre> <code class="language-go">typeUnmarshaler interface{ UnmarshalJSON([]bye)error } </code></pre> <pre> <code class="language-go">如果你定义了这个方法， encoding/json包就会使用它去解析json数据，另外，它也试图去弄清楚自己要做什么（一般都是正确的），让我们拿出binFunc的例子，但是这次，我么要贴一些二元函数在json文档中，我们开始是老的binFunc定义：</code></pre> <pre> <code class="language-go">type binFunc func(int, int) int </code></pre> <p>因为函数本身没有任何持久化的数据，我们需要一个地方去注册名字。我们用map[string]binFunc去储存和我们函数相关的名字：</p> <pre> <code class="language-go">varfnRegistry=map[string]binFunc{ "add":func(x,yint) int { returnx+y}, "sub":func(x,yint) int { returnx-y}, "mul":func(x,yint) int { returnx*y}, "div":func(x,yint) int { returnx/y}, "mod":func(x,yint) int { returnx%y}, } </code></pre> <pre> <code class="language-go">在go中，如果我们试图用不存在的key从map中获得value，这种操作将返回一个“0”值。对于一个函数类型，零值就意味着nil，我们只要做一个测试，赋一个nil去看我们将得到什么，现在我们要在binFunc类型上实现UnmarshalJSON方法。因为我们想要现在调用这个函数的看到一些不一样的。用指针类型实现UnmarshalJSON,并且因为我们知道我们想要一个字符串，我们只要托载一些存在的反序列化去兼容标准的json包。 有了这些定义，我们就能从json文档中反序列化到binFunc。接下来就是一个相对完整的例子。</code></pre> <pre> <code class="language-go">packagemain import( "encoding/json" "fmt" "log" "math/rand" "time" ) varjsonDoc= []byte(`["add", "sub", "mul", "div"]`) varregistry=map[string]binFunc{ "add":func(x,yint) int { returnx+y}, "sub":func(x,yint) int { returnx-y}, "mul":func(x,yint) int { returnx*y}, "div":func(x,yint) int { returnx/y}, } type binFunc func(int, int) int //实现了下面这个方法就可以自己反序列化自己 func(fn*binFunc) UnmarshalJSON(b[]byte)error{ varnamestring iferr:=json.Umarshal(b, &name);err!= nil { returnerr } // get the function out of our function registry found:=registry[name] iffound== nil { // return a descriptive error if we can't find the function returnfmt.Errorf("unknow function in (*binFunc)UnmarshalJSON: %s",name) } // dereference the pointer receiver, so that the changes are visible to the caller *fn=found return nil } func main() { rand.Seed(time.Now().Unix()) varfns[]binFunc iferr:=json.Unmarshal(jsonDoc, &fns);err!= nil { log.Fatal(err) } fn:=fns[rand.Intn(len(fns))] x:=fn(12, 5) fmt.Println(x) } </code></pre> <h2>函数和channel</h2> <p>最后这个模式在go中是非常的特别的，而且这是你用channel组合函数发生的结果。完整的解释go的并发模型超出本文的范围。但是如果不想要雨里雾里对此，我推荐阅读这篇文章 <a href="/misc/goto?guid=4959725680884417216" rel="nofollow,noindex">the concurrency section in effective go</a> ,如果还有时间，看看这个非常棒的google io， <a href="/misc/goto?guid=4959725680964954269" rel="nofollow,noindex">go concurrency patterns</a> ,从先前的观点，一些关于go的知识还是要假设存在的。</p> <pre> <code class="language-go">因为channel是go的原语，并且我们能用其他的类型组成channel，我们甚至能用function组成channel，因为函数可以匿名，并且函数也可以闭包，用这个三个属性我们就可以组合成匿名闭包channel，对于这个channel类型的定义，可以让我们很容易意识到：chan func().保持住这篇文章的主题，让我们创建一个切片函数，但我们会让每一个函数都闭包：</code></pre> <pre> <code class="language-go">x:= 10 fns:= []func(){ func() {x+= 1 }, func() {x-= 1 }, func() {x*= 2 }, func() {x/= 2 }, func() {x*=x}, } </code></pre> <pre> <code class="language-go">我们也捕捉我们之前看到过的代码片段，并且给出一种随机获取函数的机制：</code></pre> <pre> <code class="language-go">func pickFunc(fns...func())func() { returnfns[rand.Intn(len(fns))] } </code></pre> <pre> <code class="language-go">接下来，我们定义一个func（）类型的channel：</code></pre> <pre> <code class="language-go">c:=make(chan func()) </code></pre> <pre> <code class="language-go">并且我们定义了一个拿它自己当参数的函数channel的函数，数量描述了需要写入这个channel的函数的个数，然后就是一组候选函数。 在这个函数开始的时候，我们用defer close(c)确保我们在生产完数据之后关闭channel。在这里我们只使用常规的for循环，使用pickFunc随机获取一个函数，然后将我们给到的function写入channel，在接收端，我们使用range去读取channel中的值，取到值之后就立刻执行这个函数，通过在每一次读取值之后添加休眠函数，我们可以为任意闭包函数实现速率控制。</code></pre> <pre> <code class="language-go">forfn:=range c{ fn() fmt.Println(x) time.Sleep(delay) } </code></pre> <p>将这些放在一起，我们得到了下面的程序：</p> <pre> <code class="language-go">packagemain import( "fmt" "math/rand" "time" ) vardelay= 200*time.Millisecond func pickFunc(fns...func())func(){ returnfns[rand.Intn(len(fns))] } func produce(c chan func(),nint,fns...func()){ defer close(c) fori:= 0;i<n;i++ { c<-pickFunc(fns...) } } func main() { // time is varibal rand.Seed(time.Now().Unix()) x:= 10 fns:= []func(){ func() {x+=1}, func() {x+=1}, func() {x*=2}, func() {x/=2}, func() {x*=x}, } c:=make(chan func()) go produce(c, 10,fns...) forfn:=range c{ fn() fmt.Println(x) time.Sleep(delay) } } random output: 20 10 11 22 44 1936 1937 1938 3755844 3755845 </code></pre> <pre> <code class="language-go">或者你也可以</code></pre> <pre> <code class="language-go">packagemain import ( "fmt" "math/rand" "time" ) vardelay= 200 *time.Millisecond func pickFunc(fns...binFunc)binFunc{ returnfns[rand.Intn(len(fns))] } func produce(c chan binFunc,nint,fns...binFunc) { defer close(c) fori:= 0;i<n;i++ { c<-pickFunc(fns...) } } type binFunc func(int, int) int func main() { // time is varibal rand.Seed(time.Now().Unix()) x:= 10 y:= 2 fns:= []binFunc{ func(x,yint) int { returnx+y}, func(x,yint) int { returnx+y}, func(x,yint) int { returnx+y}, func(x,yint) int { returnx+y}, func(x,yint) int { returnx+y}, } c:=make(chan binFunc) go produce(c, 10,fns...) forfn:=range c{ fn(x,y) fmt.Println(x) time.Sleep(delay) } } </code></pre> <p>完结</p> <p>原文链接： <a href="/misc/goto?guid=4959725681040362727" rel="nofollow,noindex">golang function type</a></p> <p> </p> <p>来自：https://www.zybuluo.com/aliasliyu4/note/567290</p> <p> </p>