高级函数与闭包

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最后让我们讨论一些有关函数和闭包的高级功能:函数指针、发散函数和返回值闭包。

函数指针

我们讨论过了如何向函数传递闭包,不过也可以向函数传递常规的函数!函数的类型是 fn,使用小写的 “f” 以便不与 Fn 闭包 trait 向混淆。fn 被称为函数指针function pointer)。指定参数为函数指针的语法类似于闭包,如列表 19-34 所示:

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);
}

列表 19-34:使用 fn 类型接受函数指针作为参数

这会打印出 The answer is: 12do_twice 中的 f 被指定为一个接受一个 i32 参数并返回 i32fn。接着就可以在 do_twice 函数体中调用 f。在 main 中,可以将函数名 add_one 作为第一个参数传递给 do_twice

不同于闭包,fn 是一个类型而不是一个 trait,所以直接指定 fn 作为参数而不是声明一个带有 Fn 作为 trait bound 的泛型参数。

函数指针实现了所有三个闭包 trait(FnFnMutFnOnce),所以总是可以在调用期望闭包的函数时传递函数指针作为参数。倾向于编写使用泛型和闭包 trait 的函数,这样它就能接受函数或闭包作为参数。一个只期望接受 fn 的情况的例子是与不存在闭包的外部代码交互时:C 语言的函数可以接受函数作为参数,但没有闭包。

比如,如果希望使用 map 函数将一个数字 vector 转换为一个字符串 vector,就可以使用闭包:


# #![allow(unused_variables)]
#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();
#}

或者可以将函数作为 map 的参数来代替闭包:


# #![allow(unused_variables)]
#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();
#}

注意这里必须使用“高级 trait”部分讲到的完全限定语法,因为存在多个叫做 to_string 的函数;这里使用定义于 ToString trait 的 to_string 函数,标准库为所有实现了 Display 的类型实现了这个 trait。

一些人倾向于函数风格,一些人喜欢闭包。他们最终都会产生同样的代码,所以请使用你更明白的吧。

返回闭包

因为闭包以 trait 的形式体现,返回闭包就有点微妙了;不能直接这么做。对于大部分需要返回 trait 的情况,可以使用是实现了期望返回的 trait 的具体类型替代函数的返回值。但是这不能用于闭包。他们没有一个可返回的具体类型;例如不允许使用函数指针 fn 作为返回值类型。

这段代码尝试直接返回闭包,它并不能编译:


# #![allow(unused_variables)]
#fn main() {
fn returns_closure() -> Fn(i32) -> i32 {
    |x| x + 1
}
#}

编译器给出的错误是:

error[E0277]: the trait bound `std::ops::Fn(i32) -> i32 + 'static:
std::marker::Sized` is not satisfied
 --> <anon>:2:25
  |
2 | fn returns_closure() -> Fn(i32) -> i32 {
  |                         ^^^^^^^^^^^^^^ the trait `std::marker::Sized` is
  not implemented for `std::ops::Fn(i32) -> i32 + 'static`
  |
  = note: `std::ops::Fn(i32) -> i32 + 'static` does not have a constant size
  known at compile-time
  = note: the return type of a function must have a statically known size

又是 Sized trait!Rust 并不知道需要多少空间来储存闭包。不过我们在上一部分见过这种情况的解决办法:可以使用 trait 对象:


# #![allow(unused_variables)]
#fn main() {
fn returns_closure() -> Box<Fn(i32) -> i32> {
    Box::new(|x| x + 1)
}
#}

关于 trait 对象的更多内容,请参考第十八章。

总结

好的!现在我们学习了 Rust 并不常用但你可能用得着的功能。我们介绍了很多复杂的主题,这样当你在错误信息提示或阅读他人代码时遇到他们时,至少可以说已经见过这些概念和语法了。

现在,让我们再开始一个项目,将本书所学的所有内容付与实践!