「刷起来」Go必看的进阶面试题详解

2023-04-06 18:14:11

勤学如春起之苗，不见其增日有所长；辍学如磨刀之石，不见其损日有所亏。

本文的重点：逃逸分析、延迟语句、散列表、通道、接口。

1.逃逸分析

逃逸分析是Go语言中的一项重要优化技术，可以帮助程序减少内存分配和垃圾回收的开销，从而提高程序的性能。下面是一道涉及逃逸分析的面试题及其详解。

问题描述：

有如下Go代码：

func foo() *int {
    x := 1
    return &x
}

func main() {
    p := foo()
    fmt.Println(*p)
}

请问上面的代码中，变量x是否会发生逃逸？

答案解析：

在上面的代码中，变量x只在函数foo()中被定义和初始化，然后其地址被返回给了主函数main()。因为返回值是指针类型，需要在堆上分配内存，所以变量x会发生逃逸。所谓逃逸，就是指变量的生命周期不仅限于函数栈帧，而是超出了函数的范围，需要在堆上分配内存。

如果变量x没有发生逃逸，那么它会被分配在函数栈帧中，随着函数的返回而被自动销毁。而如果发生了逃逸，变量x就需要在堆上分配内存，并由垃圾回收器负责回收。在实际的程序中，大量的逃逸会导致内存分配和垃圾回收的开销增加，从而影响程序的性能。

逃逸分析是Go语言的一项优化技术，可以在编译期间分析代码，确定变量的生命周期和分配位置，从而避免不必要的内存分配和垃圾回收。通过逃逸分析的优化，可以有效地提高程序的性能和可靠性。

更多逃逸分析的内容，可以阅读我之前分享的文章：内存分配和逃逸分析详解

2.延迟语句

defer语句是Go语言中的一项重要特性，可以用于在函数返回前执行一些清理或收尾工作，例如释放资源、关闭连接等。下面是一道涉及defer语句的面试题及其详解。

问题描述：

有如下Go代码：

func main() {
    defer func() {
        fmt.Println("defer 1")
    }()
    defer func() {
        fmt.Println("defer 2")
    }()
    fmt.Println("main")
}

请问上面的代码中，输出的顺序是什么？

答案解析：

在上面的代码中，我们定义了两个defer语句，它们分别输出"defer 1"和"defer 2"。这两个defer语句的执行顺序是先进后出的，也就是说后定义的defer语句先执行，先定义的defer语句后执行。因此，输出的顺序应该是"main"、"defer 2"、"defer 1"。

这个例子也展示了defer语句的另一个特性，即在函数返回前执行。在main函数返回前，两个defer语句分别执行了它们的函数体，输出了相应的内容。这种特性可以用于释放资源、关闭连接等操作，在函数返回前保证它们被执行。

需要注意的是，defer语句并不是一种异步操作，它只是将被延迟执行的函数加入到一个栈中，在函数返回前按照后进先出的顺序执行。因此，在defer语句中的函数应该是轻量级的，避免影响程序的性能。同时，也需要注意defer语句的执行顺序和函数返回时的状态，避免出现不符合预期的结果。

3.散列表Map

Go语言中的map是一种非常有用的数据结构，可以用于存储键值对。下面是一道涉及map的面试题及其详解。

问题描述：

有如下Go代码：

func main() {
    m := make(map[int]string)
    m[1] = "a"
    m[2] = "b"
    fmt.Println(m[1], m[2])
    delete(m, 2)
    fmt.Println(m[2])
}

请问上面的代码中，输出的结果是什么？

答案解析：

在上面的代码中，我们使用make函数创建了一个map，然后向其中添加了两个键值对，分别是1:"a"和2:"b"。接着，我们输出了这两个键对应的值，分别是"a"和"b"。

接下来，我们使用delete函数从map中删除了键为2的元素。然后，我们尝试输出键为2的值，但是输出为空。这是因为我们已经从map中删除了键为2的元素，所以它对应的值已经不存在了。

需要注意的是，当我们从map中访问一个不存在的键时，它会返回该值类型的零值。在本例中，值的类型是string，它的零值是""。所以，当我们尝试输出键为2的值时，它返回的是空字符串。

需要提醒的是，map是一种引用类型的数据结构，它的底层实现是一个哈希表。在使用map时，需要注意以下几点：

map是无序的，即元素的顺序不固定。
map的键必须是可以进行相等性比较的类型，如int、string、指针等。(通俗来说就是可以用==和!=来比较的，除了slice、map、function这几个类型都可以)
map的值可以是任意类型，包括函数、结构体等。
在多个goroutine之间使用map时需要进行加锁，避免并发访问导致的竞态问题。

4.通道Channel

Go语言中的通道（channel）是一种非常有用的特性，用于在不同的goroutine之间传递数据。下面是一道涉及通道的面试题及其详解。

问题描述：

有如下Go代码：

func main() {
    ch := make(chan int)
    go func() {
        ch <- 1
        ch <- 2
        ch <- 3
        close(ch)
    }()
    for {
        n, ok := <-ch
        if !ok {
            break
        }
        fmt.Println(n)
    }
    fmt.Println("done")
}

请问上面的代码中，输出的结果是什么？

答案解析：

在上面的代码中，我们使用make函数创建了一个整型通道ch。然后，我们启动了一个goroutine，向通道中写入了三个整数1、2和3，并在后使用close函数关闭了通道。

接着，在主函数中，我们使用for循环不断从通道中读取数据，直到通道被关闭。每次从通道中读取到一个整数后，我们将它输出。后输出"done"，表示所有的数据已经读取完毕。

因为通道是一种同步的数据传输方式，写入和读取会阻塞直到对方准备好，所以输出的结果应该是：

需要注意的是：在通道被关闭后，读取操作仍然可以从通道中读取到之前写入的数据。这是因为通道中的数据并没有立即消失，而是在读取完毕后被垃圾回收器回收。因此，在使用通道时，需要根据实际情况判断何时关闭通道，以避免出现不必要的竞态和内存泄漏。

5.接口

Go语言中的接口（interface）是一种非常重要的特性，用于定义一组方法。下面是一道涉及接口的面试题及其详解。

问题描述：

有如下Go代码：

type Animal interface {
    Speak() string
}

type Dog struct{}

func (d *Dog) Speak() string {
    return "Woof!"
}

type Cat struct{}

func (c *Cat) Speak() string {
    return "Meow!"
}

func main() {
    animals := []Animal{&Dog{}, &Cat{}}
    for _, animal := range animals {
        fmt.Println(animal.Speak())
    }
}