gopl函数

裸返回

一个函数如果有命名的返回值，可以省略 return 语句的操作数，这称为裸返回。
在一个函数中如果存在许多返回语句且有多个返回结果，裸返回可以消除重复代码，但是并不能使代码更加易于理解。比如，对于这种方式，在第一眼看来，不能直观地看出返回的值具体是什么。如果之前一直没有使用过返回值的变量名，返回变量的零值，如果赋过值了，则返回新的值，这就有可能会看漏。鉴于这个原因，应该保守使用裸返回。

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图的遍历

在下面的例子中，变量 prereqs 的 map 提供了很多课程（key），以及学习该课程的前置条件（value）：

var prereqs = map[string][]string{
    "algorithems": {"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"},
}

图
这样的问题是一种拓扑排序。概念上，先决条件的内容构成了一张有向图，每一个节点代表一门课程。每一条边代表一门课程所依赖的另一门课程的关系。
图是无环的：没有节点可以通过图上的路径回到它自己。

可以使用深度优先的搜索计算得到合法的学习路径，代码入下所示：

func main() {
    for i, course := range topoSort(prereqs) {
        fmt.Printf("%d:\t%s\n", i+1, course)
    }
}

func topoSort(m map[string][]string) []string {
    // 闭包的部分
    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)
            }
        }
    }
    // 主体
    var keys []string
    for key := range m {
        keys = append(keys, key)
    }
    sort.Strings(keys)
    visitAll(keys)
    return order
}

当一个匿名函数需要进行递归，必须先声明一个变量然后将匿名函数赋给这个变量。如果将两个步骤合并成一个声明，函数字面量将不会存在于该匿名函数的作用域中，这样就不能递归地调用自己了。
下面是拓扑排序的程序输出，它是确定的结果，就是每次执行都一样。这里输出时调用的是切片而不是 map，所以迭代的顺序是确定的并且在调用最初的 map 之前是对它的 key 进行了排序的。

PS H:\Go\src\gopl\ch6\toposort> go run main.go
1:      intro to programming
2:      discrete math
3:      data structures
4:      algorithems
5:      linear algebra
6:      calculus
7:      formal languages
8:      computer organization
9:      compilers
10:     databases
11:     operating systems
12:     networks
13:     programming languages
PS H:\Go\src\gopl\ch6\toposort>

警告：捕获迭代变量

首先，看下面的代码：

package main

import "fmt"

func main() {
    var shows []func()
    for _, v := range []int{1, 2, 3, 4, 5} {
        shows = append(shows, func() { fmt.Println(v) })
    }

    for _, f := range shows {
        f()
    }
}

这里的期望是依次打印每个数。但实际打印出来的全部都是5。
在for循环引进的一个块作用域内声明了变量v，然后到了循环里使用的这类变量共享相同的变量，即一个可访问的存储位置，而不是固定的值。v的值在不断地迭代中更新，因此当之后调用打印的时候，v变量已经被每一次的for循环更新多次。所以打印出来的是最后一次迭代时的值。
这里可以通过引入一个内部变量来解决这个问题，可以换个名字，也可以使用一样的变量名：

func main() {
    var shows []func()
    for _, v := range []int{1, 2, 3, 4, 5} {
        v := v // 这句是关键
        shows = append(shows, func() { fmt.Println(v) })
    }

    for _, f := range shows {
        f()
    }
}

看起来奇怪，但却是一个关键性的声明。for循环内也可以随意定义一个不一样的变量名，这样看着更好理解一些。
也可以用匿名函数（闭包）来理解，这里确实是一个闭包，匿名函数内引用了外部变量。第一个示例中，变量v会在for循环的每次迭戈中更新。第二个示例，匿名函数引用的变量v是在for循环内部声明的，不会随着迭代而更新，并且在for循环内部也没有变化过。
这样的隐患不仅仅存在于使用range的for循环里。在 for i := 0; i < 10; i++ {} 这样的循环里作用域也是同样的，这里的变量i也是会有同样的问题，需要避免。
另外在go语句和derfer语句的使用当中，迭代变量捕获的问题是最频繁的，这是因为这两个逻辑都会推迟函数的执行时机，直到循环结束。但是这个问题并不是有go或者defer语句造成的。

goroutine 中同样的问题

下面的用法是错误的：

for _, f := range names {
    go func() {
        call(f) // 注意：不正确
    }
}

需要作为一个字面量函数的显式参数传递 f，而不是在 for 循环中声明 f。正确的做法如下：

for _, f := range names {
    go func(f string) {
        call(f)
    }(f) // 显式的传递 f 给函数
}

像上面这样，通过添加显式参数，可以确保当 go 语句执行的时候，使用 f 的当前值。

延迟函数调用（defer）

defer 语句也可以用来调试一个复杂的函数，即在函数的“入口”和“出口”处设置调试行为。下面的 bigSlowOperation 函数在开头调用 trace 函数，在函数刚进入的时候执行输出，然后返回一个函数变量，当其被调用的时候执行退出函数的操作。以这种方式推迟返回函数的调用，就可以使一个语句在函数入口和所有出口添加处理，甚至可以传递一些有用的值，比如每个操作的开始时间：

package main

import (
    "log"
    "time"
)

func bigSlowOperation() {
    defer trace("bigSlowOperation")()  // 这个小括号很重要
    // ...这里假设有一些操作...
    time.Sleep(3 * time.Second) // 模拟慢操作
}

func trace(msg string) func() {
    start := time.Now()
    log.Printf("enter %s", msg)
    return func() { log.Printf("exit %s (%s)", msg, time.Since(start)) }
}

func main() {
    bigSlowOperation()
}

通常的defer语句提供一个函数，会在函数退出时再调用。
上面的defer语句，最后面有两个小括号。trace函数调用后会返回一个匿名函数，加上后面的小括号才是延迟调用执行的部分。而trace函数本身则会在当前位置就执行，并且返回匿名函数给defer语句。在trace函数获取返回值的过程中，也就是trace函数里，会先执行两行语句，获取start变量的值以及输出一行信息，这个是在函数开头就执行的。最后函数返回的匿名函数是提供给defer语句在退出的时候进行延迟调用的。

Panic异常

Go 语言的类型系统会在编译时捕获很多错误，但有些错误只能在运行时检查，如数组访问越界、空指针引用等。这些运行时错误会引起painc异常。

主动调用 panic

可以直接调用内置的 panic 函数。如果碰到“不可能发生”的状况，panic 是最好的处理方式，比如语句执行到逻辑上不可能到达的地方时。

转储栈信息

runtime 包提供了转储栈的方法是程序员可以诊断错误，下面的代码在 main 函数中延迟 printStack 的执行：

package main

import (
    "fmt"
    "os"
    "runtime"
)

func f(x int) {
    fmt.Printf("f(%d)\n", x+0/x)
    defer fmt.Printf("defer %d\n", x)
    f(x - 1)
}

func printStack() {
    var buf [4096]byte
    n := runtime.Stack(buf[:], false)
    os.Stdout.WriteString("Stack 中的内容:\n")
    os.Stdout.Write(buf[:n])
    os.Stdout.WriteString("Stack 结束...\n")
}

func main() {
    defer printStack()
    f(3)
}

Panic之后，在退出前会调用 defer 的内容，输出 buf 中的栈信息。最后还会输出宕机消息到标准输出流。
runtime.Stack 能够输出函数栈信息，在其他语言中，此时函数栈的信息应该已经不存在了。但是 Go 语言的宕机机制让延迟执行的函数在栈清理之前调用。

Recover捕获异常

退出程序通常是正常的处理panic异常的方式。但有时需要从异常中恢复，至少可以在程序崩溃前做一些操作。

recover函数

将内置的 recover 函数在延迟函数的内部调用，当定义了该 defer 语句的函数发生了 panic 异常，recover 就会终止当前的 panic 状态并且返回 panic value。函数不会从之前 panic 的地方继续运行而是正常返回。在未发生 panic 时调用 recover 则没有任何效果并且返回 nil。

举例说明

假设有一个语言解析器。即使看起来运行正常，但考虑到工作的复杂性，还是会存在只在特殊情况下发生的 bug。此时我们更希望返回一个错误 error 而不是导致程序崩溃 panic。所以 panic 发生后，不要立即终止运行，而是将一些有用的附加消息提供给用户来报告这个bug。下面是使用 recover 部分的代码：

func Parse(input string) (s *Syntax, err error) {
    defer func() {
        if p := recover(); p != nil {
            err = fmt.Errorf("internal error: %v", p)
        }
    }()
    // ...parser...
}

恢复的原则

对于 panic 采用无差别的恢复措施是不可靠的。
从同一个包内发生的 panic 进行恢复有助于简化处理复杂和未知的错误，但一般的原则是，不应该尝试去恢复从另一个包内发生的 panic。公共的 API 应该直接报告错误。同样，也不应该恢复一个 panic，而这段代码却不是由你来维护的，比如调用这提供的回调函数，因为你不清楚这样做是否安全。
有时也很难完全遵循规范，举个例子，net\/http包中提供了一个web服务器，将收到的请求分发给用户提供的处理函数。很显然，我们不能因为某个处理函数引发的panic异常，影响整个进程导致退出。web服务器遇到处理函数导致的panic时会调用recover，输出堆栈信息，继续运行。这样的做法在实践中很便捷，但也会有一定的风险，比如导致资源泄漏或是因为recover操作，导致其他问题。
所以，最安全的做法就是选择性地使用 recover。当 panic 之后需要进行恢复的情况本来就不多。为了标识某个 panic 是否应该被恢复，我们可以将 panic value 设置成特殊类型。在 recover 时对 panic value 进行检查，如果发现 panic value 是特殊类型，就将这个 panic 作为 errror 处理。如果不是，则按照正常的 panic 进行处理。
下面示例代码中的 soleTitle 函数就是一个这样的例子：

package main

import (
    "fmt"
    "net/http"
    "os"
    "strings"

    "golang.org/x/net/html"
)

func forEachNode(n *html.Node, pre, post func(n *html.Node)) {
    if pre != nil {
        pre(n)
    }
    for c := n.FirstChild; c != nil; c = c.NextSibling {
        forEachNode(c, pre, post)
    }
    if post != nil {
        post(n)
    }
}

// soleTitle 返回文档中一个非空标题元素
// 如果没有标题则返回错误
func soleTitle(doc *html.Node) (title string, err error) {
    type bailout struct{}

    defer func() {
        switch p := recover(); p {
        case nil:
            // 没有宕机
        case bailout{}:
            // 预期的宕机
            err = fmt.Errorf("multiple title elements")
        default:
            panic(p) // 未预期的宕机，继续宕机过程
        }
    }()
    // 如果发现多余一个非空标题，退出递归
    forEachNode(doc, func(n *html.Node) {
        if n.Type == html.ElementNode && n.Data == "title" && n.FirstChild != nil {
            if title != "" {
                panic(bailout{}) // 多个标题元素
            }
            title = n.FirstChild.Data
        }
    }, nil)
    if title == "" {
        return "", fmt.Errorf("no title element")
    }
    return title, nil
}

func title(url string) error {
    resp, err := http.Get(url)
    if err != nil {
        return err
    }
    defer resp.Body.Close()

    // 检查返回的页面是HTML通过判断Content-Type，比如：Content-Type: text/html; charset=utf-8
    ct := resp.Header.Get("Content-Type")
    if ct != "text/html" && !strings.HasPrefix(ct, "text/html;") {
        return fmt.Errorf("%s has type %s, not text/html", url, ct)
    }

    doc, err := html.Parse(resp.Body)
    if err != nil {
        return fmt.Errorf("parseing %s as HTML: %v", url, err)
    }

    title, err := soleTitle(doc)
    if err != nil {
        return err
    }
    fmt.Println(title)
    return nil
}

func main() {
    for _, arg := range os.Args[1:] {
        if err := title(arg); err != nil {
            fmt.Fprintf(os.Stderr, "title: %v\n", err)
        }
    }
}

defer 调用 recover，检查 panic value，如果该值是 bailout{} 则返回一个普通的错误。所有其他非空的值都是预料外的 panic，这时继续使用 panic value 的值作为参数调用 panic。

这个示例里，违反了 panic 不处理"预期"错误的建议，但是这里是为了展示这种处理 panic 的机制：

if title != "" {
    panic(bailout{}) // 多个标题元素
}

对于一个预期的错误，比如这里标题为空的情况。正常编写程序的时候，不应该调用panic，而是进行处理，比如返回 error。

有些情况下是没有恢复动作的。比如，内存耗尽会使 Go 运行时发生严重错误而直接终止进程。

练习

使用 panic 和 recover 写一个函数，它没有 return 语句，但是能够返回一个非零的值。

package main

import "fmt"

func main() {
    s := noRet()
    fmt.Println(s)
}

func noRet() (s string) {
    defer func() {
        p := recover()
        s = fmt.Sprint(p)
    }()
    panic("Hello")
}