Advanced Functions and Closures - The Rust Programming Language

高级函数和闭包

本节探讨了与函数和闭包相关的一些高级功能，包括函数指针和返回闭包。

函数指针

我们已经讨论了如何将闭包传递给函数;你也可以将常规函数传递给函数！当你想传递已经定义的函数而不是定义新的闭包时，这种技术很有用。函数强制为类型 fn（带小写 f），不要与 Fn 混淆 Closure trait 的 Trait 中。fn 类型称为函数指针。使用函数指针传递函数将允许您将函数用作其他函数的参数。

指定参数为函数指针的语法类似于闭包的 VALUE，如示例 19-27 所示，其中我们定义了一个函数 add_one，则向其参数添加 1。函数 do_twice 采用两个参数：一个函数指针指向任何采用 i32 参数并返回 i32 的函数，以及一个 i32 值。do_twice 函数调用函数 f 两次，向其传递 arg 值，然后将两个函数调用结果相加。主函数使用参数调用 do_twice add_one 和 5.

文件名： src/main.rs

fn add_one(x: i32) -> i32 {
    x + 1
}

fn do_twice(f: fn(i32) -> i32, arg: i32) -> i32 {
    f(arg) + f(arg)
}

fn main() {
    let answer = do_twice(add_one, 5);

    println!("The answer is: {answer}");
}

示例 19-27：使用 fn 类型接受函数指针作为参数

这段代码打印的答案是：12。我们指定 do_twice 是一个 fn，它采用一个 i32 类型的参数并返回一个 i32.然后我们可以在 do_twice 的主体中调用 f。在 main 中，我们可以将函数名称 add_one 作为第一个参数传递给 do_twice。

与闭包不同，fn 是一种类型而不是 trait，因此我们直接指定 fn 作为参数类型，而不是声明一个泛型类型参数，并将其中一个 Fn trait 作为 trait 绑定。

函数指针实现了所有三个闭包特征（Fn、FnMut 和 FnOnce），这意味着你始终可以将函数指针作为需要闭包的函数的参数传递。最好使用泛型类型和其中一个闭包特征编写函数，这样你的函数就可以接受函数或闭包。

也就是说，你只想接受 fn 而不接受闭包的一个例子是与没有闭包的外部代码交互时： C 函数可以接受函数作为参数，但 C 没有闭包。

作为可以使用内联定义的闭包或命名函数的示例，让我们看看 Iterator 提供的 map 方法的用法 trait 中。要使用 map 函数将数字向量转换为字符串向量，我们可以使用闭包，如下所示：

fn main() {
    let list_of_numbers = vec![1, 2, 3];
    let list_of_strings: Vec<String> =
        list_of_numbers.iter().map(|i| i.to_string()).collect();
}

或者我们可以将函数命名为 map 的参数而不是闭包，如下所示：

fn main() {
    let list_of_numbers = vec![1, 2, 3];
    let list_of_strings: Vec<String> =
        list_of_numbers.iter().map(ToString::to_string).collect();
}

请注意，我们必须使用我们之前在 “高级特征” 部分中讨论的完全限定语法，因为有多个名为 to_string 的函数可用。在这里，我们使用 to_string ToString trait 中定义的函数，标准库已为实现 Display 的任何类型的函数实现了该函数。

回想一下第 6 章的 “Enum values” 部分，我们定义的每个枚举变体的名称也成为一个初始化器函数。我们可以将这些初始化器函数用作实现 closure trait 的函数指针，这意味着我们可以将初始化器函数指定为接受 closure 的方法的参数，如下所示：

fn main() {
    enum Status {
        Value(u32),
        Stop,
    }

    let list_of_statuses: Vec<Status> = (0u32..20).map(Status::Value).collect();
}

在这里，我们使用 Status：：Value 的初始化器函数，使用调用 map 的范围中的每个 u32 值创建 Status：：Value 实例。有些人喜欢这种风格，有些人喜欢使用闭包。它们编译为相同的代码，因此请使用您更清楚的样式。

返回闭包

Closure 由 traits 表示，这意味着您不能直接返回 Closure。在大多数情况下，您可能希望返回 trait，您可以改用实现 trait 的具体类型作为函数的返回值。但是，你不能用闭包来做到这一点，因为它们没有可返回的具体类型;例如，不允许将函数指针 FN 用作返回类型。

以下代码尝试直接返回一个闭包，但它不会编译：

fn returns_closure() -> dyn Fn(i32) -> i32 {
    |x| x + 1
}

编译器错误如下：

$ cargo build
   Compiling functions-example v0.1.0 (file:///projects/functions-example)
error[E0746]: return type cannot have an unboxed trait object
 --> src/lib.rs:1:25
  |
1 | fn returns_closure() -> dyn Fn(i32) -> i32 {
  |                         ^^^^^^^^^^^^^^^^^^ doesn't have a size known at compile-time
  |
help: consider returning an `impl Trait` instead of a `dyn Trait`
  |
1 | fn returns_closure() -> impl Fn(i32) -> i32 {
  |                         ~~~~
help: alternatively, box the return type, and wrap all of the returned values in `Box::new`
  |
1 ~ fn returns_closure() -> Box<dyn Fn(i32) -> i32> {
2 ~     Box::new(|x| x + 1)
  |

For more information about this error, try `rustc --explain E0746`.
error: could not compile `functions-example` (lib) due to 1 previous error

该错误再次引用了 Sized trait！Rust 不知道需要多少空间来存储 closure。我们之前看到了这个问题的解决方案。我们可以使用 trait 对象：

fn returns_closure() -> Box<dyn Fn(i32) -> i32> {
    Box::new(|x| x + 1)
}

这段代码编译得很好。有关 trait 对象的更多信息，请参阅“使用允许不同值的 trait 对象”部分类型”。

接下来，让我们看看宏！

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