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前言
闭包对于一个长期写 Java 的开发者来说预计鲜有耳闻，我在写 Python 和 Go 之前也是没怎么理解，光这名字感觉就有点 ” 神秘莫测 ”，这篇文章的次要目标就是从编译器的角度来剖析闭包，彻底搞懂闭包的实现原理。
函数一等公民
一门语言在实现闭包之前首先要具备的个性就是：First class function 函数是第一公民。
简略来说就是函数能够像一个一般的值一样在函数中传递，也能对变量赋值。
先来看看在 Go 里是如何编写的：
package main
import "fmt"
var varExternal int
func f1() func(int) int {
varInner := 20
innerFun := func(a int) int {fmt.Println(a)
varExternal++
varInner++
return varInner
}
return innerFun
}
func main() {
varExternal = 10
f2 := f1()
for i := 0; i < 2; i++ {fmt.Printf("varInner=%d, varExternal=%d \n", f2(i), varExternal)
}
fmt.Println("======")
f3 := f1()
for i := 0; i < 2; i++ {fmt.Printf("varInner=%d, varExternal=%d \n", f3(i), varExternal)
}
}
// Output:
0
varInner=21, varExternal=11
1
varInner=22, varExternal=12
======
0
varInner=21, varExternal=13
1
varInner=22, varExternal=14
这里体现了闭包的两个重要个性，第一个天然就是函数能够作为值返回，同时也能赋值给变量。
第二个就是在闭包函数 f1() 对闭包变量 varInner 的拜访，每个闭包函数的援用都会在本人的函数外部保留一份闭包变量 varInner，这样在调用过程中就不会相互影响。
从打印的后果中也能看出这个个性。
作用域
闭包之所以不太好了解的次要起因是它不太合乎盲目。
实质上就是作用域的关系，当咱们调用 f1() 函数的时候，会在栈中调配变量 varInner，失常状况下调用结束后 f1 的栈会弹出，外面的变量 varInner 天然也会销毁才对。
但在后续的 f2() 和 f3() 调用的时，却仍然能拜访到 varInner，就这点不合乎咱们对函数调用的直觉。
但其实换个角度来看，对 innerFun 来说，他能拜访到 varExternal 和 varInner 变量，最外层的 varExternal 就不用说了，肯定是能够拜访的。
但对于 varInner 来说就不肯定了，这里得分为两种状况；重点得看该语言是 动态 / 动静 作用域。
就动态作用域来说，每个符号在编译器就确定好了树状关系，运行时不会发生变化；也就是说 varInner 对于 innerFun 这个函数来说在编译期曾经确定能够拜访了，在运行时天然也是能够拜访的。
但对于动静作用域来说，齐全是在运行时才确定拜访的变量是哪一个。
恰好 Go 就是一个动态作用域的语言，所以返回的 innerFun 函数能够始终拜访到 varInner 变量。
实现闭包
但 Go 是如何做到在 f1() 函数退出之后仍然能拜访到 f1() 中的变量呢？
这里咱们无妨大胆假如一下：
首先在编译期扫描出哪些是闭包变量，也就是这里的 varInner，须要将他保留到函数 innerFun() 中。
f2 := f1()
f2()运行时须要判断出 f2 是一个函数，而不是一个变量，同时得晓得它所蕴含的函数体是 innerFun() 所定义的。
接着便是执行函数体的 statement 即可。
而当 f3 := f1() 从新赋值给 f3 时，在 f2 中累加的 varInner 变量将不会影响到 f3，这就得须要在给 f3 赋值的从新赋值一份闭包变量到 f3 中，这样便能达到互不影响的成果。
闭包扫描
GScript 自身也是反对闭包的，所以把 Go 的代码翻译过去便长这样：
int varExternal =10;
func int(int) f1(){
int varInner = 20;
int innerFun(int a){println(a);
int c=100;
varExternal++;
varInner++;
return varInner;
}
return innerFun;
}
func int(int) f2 = f1();
for(int i=0;i<2;i++){println("varInner=" + f2(i) + ", varExternal=" + varExternal);
}
println("=======");
func int(int) f3 = f1();
for(int i=0;i<2;i++){println("varInner=" + f3(i) + ", varExternal=" + varExternal);
}
// Output:
0
varInner=21, varExternal=11
1
varInner=22, varExternal=12
=======
0
varInner=21, varExternal=13
1
varInner=22, varExternal=14能够看到运行后果和 Go 的一样，所以咱们来看看 GScript 是如何实现的便也能了解 Go 的原理了。
先来看看第一步扫描闭包变量：
allVariable := c.allVariable(function)
查问所有的变量，包含父 scope 的变量。
scopeVariable := c.currentScopeVariable(function)
查问以后 scope 蕴含上级所有 scope 中的变量，这样一减之后就能晓得闭包变量了，而后将所有的闭包变量寄存进闭包函数中。
闭包赋值
之后在 return innerFun 处，将闭包变量的数据赋值到变量中。
闭包函数调用
func int(int) f2 = f1();
func int(int) f3 = f1();在这里每一次赋值时，都会把 f1() 返回函数复制到变量 f2/f3 中，这样两者所蕴含的闭包变量就不会相互影响。
在调用函数变量时，判断到该变量是一个函数，则间接返回函数。
之后间接调用该函数即可。
函数式编程
接下来便能够利用 First class function 来试试函数式编程：
class Test{
int value=0;
Test(int v){value=v;}
int map(func int(int) f){return f(value);
}
}
int square(int v){return v*v;}
int add(int v){return v++;}
int add2(int v){
v=v+2;
return v;
}
Test t =Test(100);
func int(int) s= square;
func int(int) a= add;
func int(int) a2= add2;
println(t.map(s));
assertEqual(t.map(s),10000);
println(t.map(a));
assertEqual(t.map(a),101);
println(t.map(a2));
assertEqual(t.map(a2),102);
这个有点相似于 Java 中流的 map 函数，将函数作为值传递进去，后续反对匿名函数后会更像是函数式编程，当初必须得先定义一个函数变量再进行传递。
除此之外在 GScript 中的 http 规范库也利用了函数是一等公民的个性：
// 规范库：Bind route
httpHandle(string method, string path, func (HttpContext) handle){HttpContext ctx = HttpContext();
handle(ctx);
}在绑定路由时，handle 便是一个函数，应用的时候间接传递业务逻辑的 handle 即可：
func (HttpContext) handle (HttpContext ctx){Person p = Person();
p.name = "abc";
println("p.name=" + p.name);
println("ctx=" + ctx);
ctx.JSON(200, p);
}
httpHandle("get", "/p", handle);总结
总的来说闭包具备以下个性：
- 函数须要作为一等公民。
- 编译期扫描出所有的闭包变量。
- 在返回闭包函数时，为闭包变量赋值。
- 每次创立新的函数变量时，须要将闭包数据复制进去，这样闭包变量才不会相互影响。
- 调用函数变量时，须要判断为函数，而不是变量。
能够在 Playground 中体验闭包函数打印裴波那切数列的使用。
本文相干资源链接
- GScript 源码：https://github.com/crossoverJie/gscript
- Playground 源码：https://github.com/crossoverJie/gscript-homepage