go - 为什么闭包中本地分配的变量在外部分配时的工作方式不同？

Question

我在这样的函数中有一个闭包:

func permutate(ch chan []int, numbers []int, r int) {
    // ... see the full program below
    perm := make([]int, r, r)
    nextPerm := func() []int {
        for i, ind := range indices[:r] {
            perm[i] = numbers[ind]
        }
        return perm
    }
    // later writing to ch in two places:
    // ch <- nextPerm()  
    // ...
}

当我分配 perm 时，这会有所不同闭包内的变量:

func permutate(ch chan []int, numbers []int, r int) {
    // ...
    nextPerm := func() []int {
        perm := make([]int, r, r)
        for i, ind := range indices[:r] {
            perm[i] = numbers[ind]
        }
        return perm
    }
    // ...
}

我不明白为什么。这两种变体有什么区别？
我只运行 permutate在一个 goroutine 中，所以写入 channel 应该以串行方式发生，所以没有两个 goroutine 应该修改 perm一次变数。
我试图调试正在发生的事情，但我猜它是 Heisenbug因为在调试过程中，不会发生竞态，所以我猜这与 goroutine 的调度有关。

这是完整的程序(带有全局 perm 变量):

package main

import (
    "errors"
    "fmt"
)

func IterPermutations(numbers []int, r int) <-chan []int {
    if r > len(numbers) {
        err := errors.New("r cannot be bigger than the length of numbers")
        panic(err)
    }

    ch := make(chan []int)
    go func() {
        defer close(ch)
        permutate(ch, numbers, r)
    }()
    return ch
}

// an implementation similar to Python standard library itertools.permutations:
// https://docs.python.org/3.8/library/itertools.html#itertools.permutations
func permutate(ch chan []int, numbers []int, r int) {
    n := len(numbers)

    if r < 0 {
        r = n
    }

    indices := make([]int, n, n)
    for i := 0; i < n; i++ {
        indices[i] = i
    }

    cycles := make([]int, r, r)
    for i := 0; i < r; i++ {
        cycles[i] = n - i
    }

    perm := make([]int, r, r)
    nextPerm := func() []int {
        for i, ind := range indices[:r] {
            perm[i] = numbers[ind]
        }
        return perm
    }

    ch <- nextPerm()

    if n < 2 {
        return
    }

    var tmp []int
    var j int

    for i := r - 1; i > -1; i-- {
        cycles[i] -= 1
        if cycles[i] == 0 {
            tmp = append(indices[i+1:], indices[i])
            indices = append(indices[:i], tmp...)
            cycles[i] = n - i
        } else {
            j = len(indices) - cycles[i]
            indices[i], indices[j] = indices[j], indices[i]
            ch <- nextPerm()
            i = r // start over the cycle
            // i-- will apply, so i will be r-1 at the start of the next cycle
        }
    }
}

func main() {
    for perm := range IterPermutations(phaseSettings, 3) {
        fmt.Println(perm)
    }
}

Answer 1

这是一场数据竞赛。当您声明 perm在闭包之外，闭包重用 perm每次调用并修改它。

在主 goroutine 通过 channel 接收到 slice 后，permutate goroutine 可以继续运行并调用下一个 nextPerm() - 如解释的那样，它修改了 slice 。这可能会在主 goroutine 使用它之前发生，也可能不会发生(甚至发生在某些事情的中间)，这是一场数据竞争。所以fmt.Println(perm)可能会打印下一个排列迭代或正确的排列(或者在极少数情况下，混合两个)。

当您声明 perm在闭包内部，它是一个新变量，每次调用闭包时都会分配新的底层数组。所以没有任何东西是共享的，也没有数据被竞争。

注意:Go 的竞争检测器可能无法每次都检测到数据竞争——因为数据竞争可能不会每次都发生。要了解有关比赛检测器的更多信息，请参阅 https://blog.golang.org/race-detector和 https://github.com/google/sanitizers/wiki/ThreadSanitizerAlgorithm .