【Go语言学习系列05】Go基础语法（三）：函数

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本文是【Go语言学习系列】的第5篇，当前位于第一阶段（入门篇）

🚀 第一阶段：入门篇

1. Go语言简介与环境搭建
2. Go开发工具链介绍
3. Go基础语法（一）：变量与数据类型
4. Go基础语法（二）：流程控制
5. Go基础语法（三）：函数 👈 当前位置
6. Go基础语法（四）：数组与切片
7. Go基础语法（五）：映射
8. Go基础语法（六）：结构体
9. Go基础语法（七）：指针
10. Go基础语法（八）：接口
11. 错误处理与异常
12. 第一阶段项目实战：命令行工具

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📖 文章导读

在本文中，您将了解：

• Go语言函数的基本语法与定义方式
• 多返回值、命名返回值等Go特有的函数特性
• 可变参数函数的定义与实际应用
• 函数作为一等公民：函数变量、匿名函数与闭包
• defer延迟执行机制及其最佳实践
• Go语言函数的性能优化技巧

无论您是函数式编程爱好者还是面向对象开发者，理解Go语言函数的特性都将帮助您编写更简洁、更高效的代码。本文结合实用示例，帮助您全面掌握Go函数的各种用法。

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Go基础语法（三）：函数详解与最佳实践

函数是Go语言中最基本的代码封装单元，但与其他语言相比，Go函数具有许多独特的特性，如多返回值、命名返回值和defer延迟执行等。本文将详细介绍Go语言函数的各种用法，并提供实用的最佳实践，帮助您发挥Go函数的全部潜力。

一、Go函数基础

1.1 函数定义语法

Go语言函数的基本语法如下：

func 函数名(参数列表) (返回值列表) {
    // 函数体
    return 返回值
}

一个简单的示例：

func add(x int, y int) int {
    return x + y
}

Go语言函数的几个重要特点：

• 函数声明以关键字func开始
• 参数列表中每个参数都需要指定类型
• 返回值也需要指定类型，可以有多个返回值
• 函数体使用大括号{}包围
• 每个函数必须明确的return语句，除非是无返回值的函数

1.2 参数传递方式

Go语言中所有的函数参数都是值传递，这意味着函数接收到的是参数值的副本：

func modifyValue(num int) {
    num = 30 // 修改的是副本，不影响原始值
    fmt.Println("Inside function:", num)
}

func main() {
    x := 10
    modifyValue(x)
    fmt.Println("In main:", x) // x仍然是10
}

输出：

Inside function: 30
In main: 10

如果需要修改原始值，可以使用指针：

func modifyValueWithPointer(num *int) {
    *num = 30 // 通过指针修改原始值
    fmt.Println("Inside function:", *num)
}

func main() {
    x := 10
    modifyValueWithPointer(&x)
    fmt.Println("In main:", x) // x被修改为30
}

输出：

Inside function: 30
In main: 30

1.3 参数简写

当多个连续参数类型相同时，可以只在最后一个参数后指定类型：

// 完整写法
func add(x int, y int) int {
    return x + y
}

// 简写
func add(x, y int) int {
    return x + y
}

这种简写方式使代码更简洁，特别是在参数较多时。

二、Go函数的高级特性

2.1 多返回值

Go语言支持函数返回多个值，这是Go的一个强大特性，在其他主流语言中较为少见：

func divide(a, b float64) (float64, error) {
    if b == 0 {
        return 0, errors.New("cannot divide by zero")
    }
    return a / b, nil
}

func main() {
    result, err := divide(10, 2)
    if err != nil {
        fmt.Println("Error:", err)
        return
    }
    fmt.Println("Result:", result)
}

多返回值常用于：

• 返回操作结果和错误信息
• 返回计算结果和状态标志
• 同时返回多个相关的计算结果

最佳实践：当一个函数可能失败时，通常将错误作为最后一个返回值，并返回该函数的零值作为第一个返回值。

2.2 命名返回值

Go支持给返回值命名，命名返回值会被初始化为相应类型的零值：

func divideWithNamedReturn(a, b float64) (result float64, err error) {
    if b == 0 {
        err = errors.New("cannot divide by zero")
        return // 空return语句会返回命名返回值的当前值
    }
    result = a / b
    return // 无需显式指定返回值
}

命名返回值的优点：

• 文档功能：明确函数返回值的含义
• 简化代码：可以使用空return语句
• 预初始化：自动初始化为零值

警告：虽然命名返回值配合空return语句可以让代码更简洁，但可能降低可读性。在复杂函数中，建议显式指定返回值，使代码更清晰。

2.3 可变参数函数

Go语言支持可变参数函数，允许函数接收任意数量的参数：

func sum(nums ...int) int {
    total := 0
    for _, num := range nums {
        total += num
    }
    return total
}

func main() {
    fmt.Println(sum(1, 2))         // 3
    fmt.Println(sum(1, 2, 3, 4, 5)) // 15
    
    // 使用切片作为可变参数
    numbers := []int{1, 2, 3, 4, 5}
    fmt.Println(sum(numbers...))   // 15
}

可变参数的重要特点：

• 可变参数必须是函数的最后一个参数
• 函数内部将可变参数视为一个切片
• 可以使用slice...语法将一个切片展开作为可变参数传递

2.4 匿名函数与闭包

Go支持匿名函数，可以在代码中直接定义并使用函数，无需命名：

func main() {
    // 定义匿名函数并立即调用
    result := func(x, y int) int {
        return x + y
    }(10, 20)
    fmt.Println(result) // 30
    
    // 将匿名函数赋值给变量
    adder := func(x, y int) int {
        return x + y
    }
    fmt.Println(adder(2, 3)) // 5
}

Go中的函数是一等公民，意味着函数可以：

• 赋值给变量
• 作为参数传递
• 作为返回值
• 存储在数据结构中

闭包的使用

闭包是一个函数值，它引用了其外部作用域中的变量：

func makeCounter() func() int {
    count := 0
    return func() int {
        count++
        return count
    }
}

func main() {
    counter1 := makeCounter()
    counter2 := makeCounter()
    
    fmt.Println(counter1()) // 1
    fmt.Println(counter1()) // 2
    fmt.Println(counter2()) // 1
    fmt.Println(counter1()) // 3
}

闭包的应用场景：

• 创建状态保持函数
• 实现函数工厂
• 简化代码，避免重复逻辑

三、defer延迟执行机制

3.1 defer的基本用法

defer语句推迟函数调用直到外层函数返回前执行：

func processFile(filename string) error {
    f, err := os.Open(filename)
    if err != nil {
        return err
    }
    defer f.Close() // 在函数返回前关闭文件
    
    // 处理文件...
    return nil
}

defer的主要用途：

• 资源清理（关闭文件、网络连接等）
• 解锁互斥锁
• 错误处理和日志记录

3.2 defer的执行顺序

多个defer语句按LIFO（后进先出）顺序执行，类似栈的行为：

func deferOrder() {
    fmt.Println("Start")
    
    defer fmt.Println("First defer")
    defer fmt.Println("Second defer")
    defer fmt.Println("Third defer")
    
    fmt.Println("End")
}

输出：

Start
End
Third defer
Second defer
First defer

重要提示：defer语句中表达式的求值发生在defer语句执行时，而不是在实际调用被推迟的函数时：

func main() {
    a := 10
    defer fmt.Println("a =", a) // 输出 a = 10，而不是 20
    a = 20
    fmt.Println("a changed to", a)
}

输出：

a changed to 20
a = 10

3.3 defer的实际应用

资源管理模式

func CopyFile(dst, src string) error {
    srcFile, err := os.Open(src)
    if err != nil {
        return err
    }
    defer srcFile.Close()
    
    dstFile, err := os.Create(dst)
    if err != nil {
        return err
    }
    defer dstFile.Close()
    
    _, err = io.Copy(dstFile, srcFile)
    return err
}

跟踪函数执行时间

func timeTrack(start time.Time, name string) {
    elapsed := time.Since(start)
    fmt.Printf("%s took %s\n", name, elapsed)
}

func slowOperation() {
    defer timeTrack(time.Now(), "slowOperation")
    // 执行操作...
    time.Sleep(2 * time.Second)
}

修改返回值

defer函数可以修改命名返回值：

func triple(n int) (result int) {
    defer func() { result *= 3 }()
    return n // 最终返回n*3
}

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