匿名函數
最后更新于：2022-04-02 00:38:47
## 5.6. 匿名函數
擁有函數名的函數隻能在包級語法塊中被聲明，通過函數字面量（function literal），我們可繞過這一限製，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，區别在於func關鍵字後沒有函數名。函數值字面量是一種表達式，它的值被成爲匿名函數（anonymous function）。
函數字面量允許我們在使用時函數時，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")
```
更爲重要的是，通過這種方式定義的函數可以訪問完整的詞法環境（lexical environment），這意味着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：
```Go
gopl.io/ch5/squares
// squares返迴一個匿名函數。
// 該匿名函數每次被調用時都會返迴下一個數的平方。
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返迴另一個類型爲 func() int 的函數。對squares的一次調用會生成一個局部變量x併返迴一個匿名函數。每次調用時匿名函數時，該函數都會先使x的值加1，再返迴x的平方。第二次調用squares時，會生成第二個x變量，併返迴一個新的匿名函數。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，還記録了狀態。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，這意味着匿名函數和squares中，存在變量引用。這就是函數值屬於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週期不由它的作用域決定：squares返迴後，變量x仍然隱式的存在於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，隻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，這組課程必鬚確保按順序學習時，能全部被完成。每個課程的前置課程如下：
```Go
gopl.io/ch5/toposort
// prereqs記録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。從概念上説，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繫。顯然，圖中應該無環，這也就是説從某點出發的邊，最終不會迴到該點。下面的代碼用深度優先蒐索了整張圖，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，我們必鬚首先聲明一個變量（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。因爲prereqs映射的是切片而不是更複雜的map，所以數據的遍歷次序是固定的，這意味着你每次運行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
```
讓我們迴到findLinks這個例子。我們將代碼移動到了links包下，將函數重命名爲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，用於替換原來的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，由於Extract隻需要在遍歷結點前操作結點，所以forEachNode的post參數被傳入nil。
```Go
gopl.io/ch5/links
// 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解析後的值。解析後，這些連接以絶對路徑的形式存在，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爲string類型。廣度優先算法會爲每個元素調用一次f。每次f執行完畢後，會返迴一組待訪問元素。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後，breadthFirst函數運行結束。爲了避免同一個元素被訪問兩次，代碼中維護了一個map。
```Go
gopl.io/ch5/findlinks3
// 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返迴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，併將這些新鏈接返迴。我們會將crawl作爲參數傳遞給breadthFirst。
```go
func crawl(url string) []string {
fmt.Println(url)
list, err := links.Extract(url)
if err != nil {
log.Print(err)
}
return list
}
```
爲了使抓取器開始運行，我們用命令行輸入的參數作爲初始的待訪問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：
```bash
$ 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代替切片併移除對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爲了前置課程。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，將它們脩改爲匿名函數，使其共享outline中的局部變量。
**練習5.13：** 脩改crawl，使其能保存發現的頁面，必要時，可以創建目録來保存這些頁面。隻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繫（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" %}
';