?Go 經(jīng)典入門系列 33：函數(shù)是一等公民（頭等函數(shù)）

歡迎來到 Golang 系列教程^[1]的第 33 篇。

什么是頭等函數(shù)？

支持頭等函數(shù)（First Class Function）的編程語言，可以把函數(shù)賦值給變量，也可以把函數(shù)作為其它函數(shù)的參數(shù)或者返回值。Go 語言支持頭等函數(shù)的機(jī)制。

本教程我們會討論頭等函數(shù)的語法和用例。

匿名函數(shù)

我們來編寫一個簡單的示例，把函數(shù)^[2]賦值給一個變量^[3]。

package?main

import?(
????"fmt"
)

func?main()?{
????a?:=?func()?{
????????fmt.Println("hello?world?first?class?function")
????}
????a()
????fmt.Printf("%T",?a)
}

在 playground 上運行^[4]

在上面的程序中，我們將一個函數(shù)賦值給了變量 a（第 8 行）。這是把函數(shù)賦值給變量的語法。你如果觀察得仔細(xì)的話，會發(fā)現(xiàn)賦值給 a 的函數(shù)沒有名稱。由于沒有名稱，這類函數(shù)稱為匿名函數(shù)（Anonymous Function）。

調(diào)用該函數(shù)的唯一方法就是使用變量 a。我們在下一行調(diào)用了它。a() 調(diào)用了這個函數(shù)，打印出 hello world first class function。在第 12 行，我們打印出 a 的類型。這會輸出 func()。

運行該程序，會輸出：

hello?world?first?class?function
func()

要調(diào)用一個匿名函數(shù)，可以不用賦值給變量。通過下面的例子，我們看看這是怎么做到的。

package?main

import?(
????"fmt"
)

func?main()?{
????func()?{
????????fmt.Println("hello?world?first?class?function")
????}()
}

在 playground 上運行^[5]

在上面的程序中，第 8 行定義了一個匿名函數(shù)，并在定義之后，我們使用 () 立即調(diào)用了該函數(shù)（第 10 行）。該程序會輸出：

hello?world?first?class?function

就像其它函數(shù)一樣，還可以向匿名函數(shù)傳遞參數(shù)。

package?main

import?(
????"fmt"
)

func?main()?{
????func(n?string)?{
????????fmt.Println("Welcome",?n)
????}("Gophers")
}

在 playground 上運行^[6]

在上面的程序中，我們向匿名函數(shù)傳遞了一個字符串參數(shù)（第 10 行）。運行該程序后會輸出：

Welcome?Gophers

用戶自定義的函數(shù)類型

正如我們定義自己的結(jié)構(gòu)體^[7]類型一樣，我們可以定義自己的函數(shù)類型。

type?add?func(a?int,?b?int)?int

以上代碼片段創(chuàng)建了一個新的函數(shù)類型 add，它接收兩個整型參數(shù)，并返回一個整型。現(xiàn)在我們來定義 add 類型的變量。

我們來編寫一個程序，定義一個 add 類型的變量。

package?main

import?(
????"fmt"
)

type?add?func(a?int,?b?int)?int

func?main()?{
????var?a?add?=?func(a?int,?b?int)?int?{
????????return?a?+?b
????}
????s?:=?a(5,?6)
????fmt.Println("Sum",?s)
}

在 playground 上運行^[8]

在上面程序的第 10 行，我們定義了一個 add 類型的變量 a，并向它賦值了一個符合 add 類型簽名的函數(shù)。我們在第 13 行調(diào)用了該函數(shù)，并將結(jié)果賦值給 s。該程序會輸出：

Sum?11

高階函數(shù)

wiki^[9] 把高階函數(shù)（Hiher-order Function）定義為：滿足下列條件之一的函數(shù)：

• 接收一個或多個函數(shù)作為參數(shù)
• 返回值是一個函數(shù)

針對上述兩種情況，我們看看一些簡單實例。

把函數(shù)作為參數(shù)，傳遞給其它函數(shù)

package?main

import?(
????"fmt"
)

func?simple(a?func(a,?b?int)?int)?{
????fmt.Println(a(60,?7))
}

func?main()?{
????f?:=?func(a,?b?int)?int?{
????????return?a?+?b
????}
????simple(f)
}

在 playground 上運行^[10]

在上面的實例中，第 7 行我們定義了一個函數(shù) simple，simple 接收一個函數(shù)參數(shù)（該函數(shù)接收兩個 int 參數(shù)，返回一個 a 整型）。在 main 函數(shù)的第 12 行，我們創(chuàng)建了一個匿名函數(shù) f，其簽名符合 simple 函數(shù)的參數(shù)。我們在下一行調(diào)用了 simple，并傳遞了參數(shù) f。該程序打印輸出 67。

在其它函數(shù)中返回函數(shù)

現(xiàn)在我們重寫上面的代碼，在 simple 函數(shù)中返回一個函數(shù)。

package?main

import?(
????"fmt"
)

func?simple()?func(a,?b?int)?int?{
????f?:=?func(a,?b?int)?int?{
????????return?a?+?b
????}
????return?f
}

func?main()?{
????s?:=?simple()
????fmt.Println(s(60,?7))
}

在 playground 上運行^[11]

在上面程序中，第 7 行的 simple 函數(shù)返回了一個函數(shù)，并接受兩個 int 參數(shù)，返回一個 int。

在第 15 行，我們調(diào)用了 simple 函數(shù)。我們把 simple 的返回值賦值給了 s。現(xiàn)在 s 包含了 simple 函數(shù)返回的函數(shù)。我們調(diào)用了 s，并向它傳遞了兩個 int 參數(shù)（第 16 行）。該程序輸出 67。

閉包

閉包（Closure）是匿名函數(shù)的一個特例。當(dāng)一個匿名函數(shù)所訪問的變量定義在函數(shù)體的外部時，就稱這樣的匿名函數(shù)為閉包。

看看一個示例就明白了。

package?main

import?(
????"fmt"
)

func?main()?{
????a?:=?5
????func()?{
????????fmt.Println("a?=",?a)
????}()
}

在 playground 上運行^[12]

在上面的程序中，匿名函數(shù)在第 10 行訪問了變量 a，而 a 存在于函數(shù)體的外部。因此這個匿名函數(shù)就是閉包。

每一個閉包都會綁定一個它自己的外圍變量（Surrounding Variable）。我們通過一個簡單示例來體會這句話的含義。

package?main

import?(
????"fmt"
)

func?appendStr()?func(string)?string?{
????t?:=?"Hello"
????c?:=?func(b?string)?string?{
????????t?=?t?+?"?"?+?b
????????return?t
????}
????return?c
}

func?main()?{
????a?:=?appendStr()
????b?:=?appendStr()
????fmt.Println(a("World"))
????fmt.Println(b("Everyone"))

????fmt.Println(a("Gopher"))
????fmt.Println(b("!"))
}

在 playground 上運行^[13]

在上面程序中，函數(shù) appendStr 返回了一個閉包。這個閉包綁定了變量 t。我們來理解這是什么意思。

在第 17 行和第 18 行聲明的變量 a 和 b 都是閉包，它們綁定了各自的 t 值。

我們首先用參數(shù) World 調(diào)用了 a。現(xiàn)在 a 中 t 值變?yōu)榱?Hello World。

在第 20 行，我們又用參數(shù) Everyone 調(diào)用了 b。由于 b 綁定了自己的變量 t，因此 b 中的 t 還是等于初始值 Hello。于是該函數(shù)調(diào)用之后，b 中的 t 變?yōu)榱?Hello Everyone。程序的其他部分很簡單，不再解釋。

該程序會輸出：

Hello?World
Hello?Everyone
Hello?World?Gopher
Hello?Everyone?!

頭等函數(shù)的實際用途

迄今為止，我們已經(jīng)定義了什么是頭等函數(shù)，也看了一些專門設(shè)計的示例，來學(xué)習(xí)它們?nèi)绾喂ぷ鳌，F(xiàn)在我們來編寫一些實際的程序，來展現(xiàn)頭等函數(shù)的實際用處。

我們會創(chuàng)建一個程序，基于一些條件，來過濾一個 students 切片。現(xiàn)在我們來逐步實現(xiàn)它。

首先定義一個 student 類型。

type?student?struct?{
????firstName?string
????lastName?string
????grade?string
????country?string
}

下一步是編寫一個 filter 函數(shù)。該函數(shù)接收一個 students 切片和一個函數(shù)作為參數(shù)，這個函數(shù)會計算一個學(xué)生是否滿足篩選條件。寫出這個函數(shù)后，你很快就會明白，我們繼續(xù)吧。

func?filter(s?[]student,?f?func(student)?bool)?[]student?{
????var?r?[]student
????for?_,?v?:=?range?s?{
????????if?f(v)?==?true?{
????????????r?=?append(r,?v)
????????}
????}
????return?r
}

在上面的函數(shù)中，filter 的第二個參數(shù)是一個函數(shù)。這個函數(shù)接收 student 參數(shù)，返回一個 bool 值。這個函數(shù)計算了某一學(xué)生是否滿足篩選條件。我們在第 3 行遍歷了 student 切片，將每個學(xué)生作為參數(shù)傳遞給了函數(shù) f。如果該函數(shù)返回 true，就表示該學(xué)生通過了篩選條件，接著將該學(xué)生添加到了結(jié)果切片 r 中。你可能會很困惑這個函數(shù)的實際用途，等我們完成程序你就知道了。我添加了 main 函數(shù)，整個程序如下所示：

package?main

import?(
????"fmt"
)

type?student?struct?{
????firstName?string
????lastName??string
????grade?????string
????country???string
}

func?filter(s?[]student,?f?func(student)?bool)?[]student?{
????var?r?[]student
????for?_,?v?:=?range?s?{
????????if?f(v)?==?true?{
????????????r?=?append(r,?v)
????????}
????}
????return?r
}

func?main()?{
????s1?:=?student{
????????firstName:?"Naveen",
????????lastName:??"Ramanathan",
????????grade:?????"A",
????????country:???"India",
????}
????s2?:=?student{
????????firstName:?"Samuel",
????????lastName:??"Johnson",
????????grade:?????"B",
????????country:???"USA",
????}
????s?:=?[]student{s1,?s2}
????f?:=?filter(s,?func(s?student)?bool?{
????????if?s.grade?==?"B"?{
????????????return?true
????????}
????????return?false
????})
????fmt.Println(f)
}

在 playground 上運行^[14]

在 main 函數(shù)中，我們首先創(chuàng)建了兩個學(xué)生 s1 和 s2，并將他們添加到了切片 s。現(xiàn)在假設(shè)我們想要查詢所有成績?yōu)?B 的學(xué)生。為了實現(xiàn)這樣的功能，我們傳遞了一個檢查學(xué)生成績是否為 B 的函數(shù)，如果是，該函數(shù)會返回 true。我們把這個函數(shù)作為參數(shù)傳遞給了 filter 函數(shù)（第 38 行）。上述程序會輸出：

[{Samuel?Johnson?B?USA}]

假設(shè)我們想要查找所有來自印度的學(xué)生。通過修改傳遞給 filter 的函數(shù)參數(shù)，就很容易地實現(xiàn)了。

實現(xiàn)它的代碼如下所示：

c?:=?filter(s,?func(s?student)?bool?{
????if?s.country?==?"India"?{
????????return?true
????}
????return?false
})
fmt.Println(c)

請將該函數(shù)添加到 main 函數(shù)，并檢查它的輸出。

我們最后再編寫一個程序，來結(jié)束這一節(jié)的討論。這個程序會對切片的每個元素執(zhí)行相同的操作，并返回結(jié)果。例如，如果我們希望將切片中的所有整數(shù)乘以 5，并返回出結(jié)果，那么通過頭等函數(shù)可以很輕松地實現(xiàn)。我們把這種對集合中的每個元素進(jìn)行操作的函數(shù)稱為 map 函數(shù)。相關(guān)代碼如下所示，它們很容易看懂。

package?main

import?(
????"fmt"
)

func?iMap(s?[]int,?f?func(int)?int)?[]int?{
????var?r?[]int
????for?_,?v?:=?range?s?{
????????r?=?append(r,?f(v))
????}
????return?r
}
func?main()?{
????a?:=?[]int{5,?6,?7,?8,?9}
????r?:=?iMap(a,?func(n?int)?int?{
????????return?n?*?5
????})
????fmt.Println(r)
}

在 playground 上運行^[15]

該程序會輸出：

[25?30?35?40?45]

現(xiàn)在簡單概括一下本教程討論的內(nèi)容：

• 什么是頭等函數(shù)？
• 匿名函數(shù)
• 用戶自定義的函數(shù)類型
• 高階函數(shù)
• 把函數(shù)作為參數(shù)，傳遞給其它函數(shù)
• 在其它函數(shù)中返回函數(shù)
• 閉包
• 頭等函數(shù)的實際用途

本教程到此結(jié)束。祝你愉快。

上一教程 - panic 和 recover

下一教程 - 反射^[16]

via: https://golangbot.com/first-class-functions/

作者：Nick Coghlan^[17]譯者：Noluye^[18]校對：polaris1119^[19]

本文由 GCTT^[20] 原創(chuàng)編譯，Go 中文網(wǎng)^[21] 榮譽(yù)推出

參考資料