匿名函數 · The Go Programming Language

## 5.6. 匿名函數擁有函數名的函數只能在包級語法塊中被聲明，通過函數字面量（function literal），我們可繞過這一限制，在任何表達式中表示一個函數值。函數字面量的語法和函數聲明相似，區別在于func關鍵字后沒有函數名。函數值字面量是一種表達式，它的值被稱為匿名函數（anonymous function）。函數字面量允許我們在使用函數時，再定義它。通過這種技巧，我們可以改寫之前對strings.Map的調用： ```Go strings.Map(func(r rune) rune { return r + 1 }, "HAL-9000") ``` 更為重要的是，通過這種方式定義的函數可以訪問完整的詞法環境（lexical environment），這意味著在函數中定義的內部函數可以引用該函數的變量，如下例所示： gopl.io/ch5/squares ```Go // squares返回一個匿名函數。 // 該匿名函數每次被調用時都會返回下一個數的平方。 func squares() func() int { var x int return func() int { x++ return x * x } } func main() { f := squares() fmt.Println(f()) // "1" fmt.Println(f()) // "4" fmt.Println(f()) // "9" fmt.Println(f()) // "16" } ``` 函數squares返回另一個類型為 func() int 的函數。對squares的一次調用會生成一個局部變量x并返回一個匿名函數。每次調用匿名函數時，該函數都會先使x的值加1，再返回x的平方。第二次調用squares時，會生成第二個x變量，并返回一個新的匿名函數。新匿名函數操作的是第二個x變量。 squares的例子證明，函數值不僅僅是一串代碼，還記錄了狀態。在squares中定義的匿名內部函數可以訪問和更新squares中的局部變量，這意味著匿名函數和squares中，存在變量引用。這就是函數值屬于引用類型和函數值不可比較的原因。Go使用閉包（closures）技術實現函數值，Go程序員也把函數值叫做閉包。通過這個例子，我們看到變量的生命周期不由它的作用域決定：squares返回后，變量x仍然隱式的存在于f中。接下來，我們討論一個有點學術性的例子，考慮這樣一個問題：給定一些計算機課程，每個課程都有前置課程，只有完成了前置課程才可以開始當前課程的學習；我們的目標是選擇出一組課程，這組課程必須確保按順序學習時，能全部被完成。每個課程的前置課程如下： gopl.io/ch5/toposort ```Go // prereqs記錄了每個課程的前置課程 var prereqs = map[string][]string{ "algorithms": {"data structures"}, "calculus": {"linear algebra"}, "compilers": { "data structures", "formal languages", "computer organization", }, "data structures": {"discrete math"}, "databases": {"data structures"}, "discrete math": {"intro to programming"}, "formal languages": {"discrete math"}, "networks": {"operating systems"}, "operating systems": {"data structures", "computer organization"}, "programming languages": {"data structures", "computer organization"}, } ``` 這類問題被稱作拓撲排序。從概念上說，前置條件可以構成有向圖。圖中的頂點表示課程，邊表示課程間的依賴關系。顯然，圖中應該無環，這也就是說從某點出發的邊，最終不會回到該點。下面的代碼用深度優先搜索了整張圖，獲得了符合要求的課程序列。 ```Go func main() { for i, course := range topoSort(prereqs) { fmt.Printf("%d:\t%s\n", i+1, course) } } func topoSort(m map[string][]string) []string { var order []string seen := make(map[string]bool) var visitAll func(items []string) visitAll = func(items []string) { for _, item := range items { if !seen[item] { seen[item] = true visitAll(m[item]) order = append(order, item) } } } var keys []string for key := range m { keys = append(keys, key) } sort.Strings(keys) visitAll(keys) return order } ``` 當匿名函數需要被遞歸調用時，我們必須首先聲明一個變量（在上面的例子中，我們首先聲明了 visitAll），再將匿名函數賦值給這個變量。如果不分成兩部，函數字面量無法與visitAll綁定，我們也無法遞歸調用該匿名函數。 ```Go visitAll := func(items []string) { // ... visitAll(m[item]) // compile error: undefined: visitAll // ... } ``` 在topsort中，首先對prereqs中的key排序，再調用visitAll。因為prereqs映射的是切片而不是更復雜的map，所以數據的遍歷次序是固定的，這意味著你每次運行topsort得到的輸出都是一樣的。 topsort的輸出結果如下: ``` 1: intro to programming 2: discrete math 3: data structures 4: algorithms 5: linear algebra 6: calculus 7: formal languages 8: computer organization 9: compilers 10: databases 11: operating systems 12: networks 13: programming languages ``` 讓我們回到findLinks這個例子。我們將代碼移動到了links包下，將函數重命名為Extract，在第八章我們會再次用到這個函數。新的匿名函數被引入，用于替換原來的visit函數。該匿名函數負責將新連接添加到切片中。在Extract中，使用forEachNode遍歷HTML頁面，由于Extract只需要在遍歷結點前操作結點，所以forEachNode的post參數被傳入nil。 gopl.io/ch5/links ```Go // Package links provides a link-extraction function. package links import ( "fmt" "net/http" "golang.org/x/net/html" ) // Extract makes an HTTP GET request to the specified URL, parses // the response as HTML, and returns the links in the HTML document. func Extract(url string) ([]string, error) { resp, err := http.Get(url) if err != nil { return nil, err } if resp.StatusCode != http.StatusOK { resp.Body.Close() return nil, fmt.Errorf("getting %s: %s", url, resp.Status) } doc, err := html.Parse(resp.Body) resp.Body.Close() if err != nil { return nil, fmt.Errorf("parsing %s as HTML: %v", url, err) } var links []string visitNode := func(n *html.Node) { if n.Type == html.ElementNode && n.Data == "a" { for _, a := range n.Attr { if a.Key != "href" { continue } link, err := resp.Request.URL.Parse(a.Val) if err != nil { continue // ignore bad URLs } links = append(links, link.String()) } } } forEachNode(doc, visitNode, nil) return links, nil } ``` 上面的代碼對之前的版本做了改進，現在links中存儲的不是href屬性的原始值，而是通過resp.Request.URL解析后的值。解析后，這些連接以絕對路徑的形式存在，可以直接被http.Get訪問。網頁抓取的核心問題就是如何遍歷圖。在topoSort的例子中，已經展示了深度優先遍歷，在網頁抓取中，我們會展示如何用廣度優先遍歷圖。在第8章，我們會介紹如何將深度優先和廣度優先結合使用。下面的函數實現了廣度優先算法。調用者需要輸入一個初始的待訪問列表和一個函數f。待訪問列表中的每個元素被定義為string類型。廣度優先算法會為每個元素調用一次f。每次f執行完畢后，會返回一組待訪問元素。這些元素會被加入到待訪問列表中。當待訪問列表中的所有元素都被訪問后，breadthFirst函數運行結束。為了避免同一個元素被訪問兩次，代碼中維護了一個map。 gopl.io/ch5/findlinks3 ```Go // breadthFirst calls f for each item in the worklist. // Any items returned by f are added to the worklist. // f is called at most once for each item. func breadthFirst(f func(item string) []string, worklist []string) { seen := make(map[string]bool) for len(worklist) > 0 { items := worklist worklist = nil for _, item := range items { if !seen[item] { seen[item] = true worklist = append(worklist, f(item)...) } } } } ``` 就像我們在章節3解釋的那樣，append的參數“f(item)...”，會將f返回的一組元素一個個添加到worklist中。在我們網頁抓取器中，元素的類型是url。crawl函數會將URL輸出，提取其中的新鏈接，并將這些新鏈接返回。我們會將crawl作為參數傳遞給breadthFirst。 ```go func crawl(url string) []string { fmt.Println(url) list, err := links.Extract(url) if err != nil { log.Print(err) } return list } ``` 為了使抓取器開始運行，我們用命令行輸入的參數作為初始的待訪問url。 ```Go func main() { // Crawl the web breadth-first, // starting from the command-line arguments. breadthFirst(crawl, os.Args[1:]) } ``` 讓我們從 https://golang.org 開始，下面是程序的輸出結果： ``` $ go build gopl.io/ch5/findlinks3 $ ./findlinks3 https://golang.org https://golang.org/ https://golang.org/doc/ https://golang.org/pkg/ https://golang.org/project/ https://code.google.com/p/go-tour/ https://golang.org/doc/code.html https://www.youtube.com/watch?v=XCsL89YtqCs http://research.swtch.com/gotour ``` 當所有發現的鏈接都已經被訪問或電腦的內存耗盡時，程序運行結束。 **練習5.10：** 重寫topoSort函數，用map代替切片并移除對key的排序代碼。驗證結果的正確性（結果不唯一）。 **練習5.11：** 現在線性代數的老師把微積分設為了前置課程。完善topSort，使其能檢測有向圖中的環。 **練習5.12：** gopl.io/ch5/outline2（5.5節）的startElement和endElement共用了全局變量depth，將它們修改為匿名函數，使其共享outline中的局部變量。 **練習5.13：** 修改crawl，使其能保存發現的頁面，必要時，可以創建目錄來保存這些頁面。只保存來自原始域名下的頁面。假設初始頁面在golang.org下，就不要保存vimeo.com下的頁面。 **練習5.14：** 使用breadthFirst遍歷其他數據結構。比如，topoSort例子中的課程依賴關系（有向圖）,個人計算機的文件層次結構（樹），你所在城市的公交或地鐵線路（無向圖）。 {% include "./ch5-06-1.md" %}