现在我们知道了闭包是 trait,我们已经知道了如何接受和返回闭包;就像任何其它的 trait!
这也意味着我们也可以选择静态或动态分发。首先,让我们写一个获取可调用结构的函数,调用它,然后返回结果:
fn call_with_one<F>(some_closure: F) -> i32
where F : Fn(i32) -> i32 {
some_closure(1)
}
let answer = call_with_one(|x| x + 2);
assert_eq!(3, answer);
我们传递我们的闭包,|x| x + 2
,给call_with_one
。它正做了我们说的:它调用了闭包,1
作为参数。
让我们更深层的解析call_with_one
的签名:
fn call_with_one<F>(some_closure: F) -> i32
# where F : Fn(i32) -> i32 {
# some_closure(1) }
我们获取一个参数,而它有类型F
。我们也返回一个i32
。这一部分并不有趣。下一部分是:
# fn call_with_one<F>(some_closure: F) -> i32
where F : Fn(i32) -> i32 {
# some_closure(1) }
因为Fn
是一个trait,我们可以用它限制我们的泛型。在这个例子中,我们的闭包取得一个i32
作为参数并返回i32
,所以我们用泛型限制是Fn(i32) -> i32
。
还有一个关键点在于:因为我们用一个trait限制泛型,它会是单态的,并且因此,我们在闭包中使用静态分发。这是非常简单的。在很多语言中,闭包固定在堆上分配,所以总是进行动态分发。在Rust中,我们可以在栈上分配我们闭包的环境,并静态分发调用。这经常发生在迭代器和它们的适配器上,它们经常取得闭包作为参数。
当然,如果我们想要动态分发,我们也可以做到。trait对象处理这种情况,通常:
fn call_with_one(some_closure: &Fn(i32) -> i32) -> i32 {
some_closure(1)
}
let answer = call_with_one(&|x| x + 2);
assert_eq!(3, answer);
现在我们取得一个trait对象,一个&Fn
。并且当我们将我们的闭包传递给call_with_one
时我们必须获取一个引用,所以我们使用&||
。
一个函数指针有点像一个没有环境的闭包。因此,你可以传递一个函数指针给任何函数除了作为闭包参数,下面的代码可以工作:
fn call_with_one(some_closure: &Fn(i32) -> i32) -> i32 {
some_closure(1)
}
fn add_one(i: i32) -> i32 {
i + 1
}
let f = add_one;
let answer = call_with_one(&f);
assert_eq!(2, answer);
在这个例子中,我们并不是严格的需要这个中间变量f
,函数的名字就可以了:
let answer = call_with_one(&add_one);
对于函数式风格代码来说在各种情况返回闭包是非常常见的。如果你尝试返回一个闭包,你可能会得到一个错误。在刚接触的时候,这看起来有点奇怪,不过我们会搞清楚。当你尝试从函数返回一个闭包的时候,你可能会写出类似这样的代码:
fn factory() -> (Fn(i32) -> i32) {
let num = 5;
|x| x + num
}
let f = factory();
let answer = f(1);
assert_eq!(6, answer);
编译的时候会给出这一长串相关错误:
error: the trait `core::marker::Sized` is not implemented for the type
`core::ops::Fn(i32) -> i32` [E0277]
fn factory() -> (Fn(i32) -> i32) {
^~~~~~~~~~~~~~~~
note: `core::ops::Fn(i32) -> i32` does not have a constant size known at compile-time
fn factory() -> (Fn(i32) -> i32) {
^~~~~~~~~~~~~~~~
error: the trait `core::marker::Sized` is not implemented for the type `core::ops::Fn(i32) -> i32` [E0277]
let f = factory();
^
note: `core::ops::Fn(i32) -> i32` does not have a constant size known at compile-time
let f = factory();
^
为了从函数返回一些东西,Rust 需要知道返回类型的大小。不过Fn
是一个 trait,它可以是各种大小(size)的任何东西。比如说,返回值可以是实现了Fn
的任意类型。一个简单的解决方法是:返回一个引用。因为引用的大小(size)是固定的,因此返回值的大小就固定了。因此我们可以这样写:
fn factory() -> &(Fn(i32) -> i32) {
let num = 5;
|x| x + num
}
let f = factory();
let answer = f(1);
assert_eq!(6, answer);
不过这样会出现另外一个错误:
error: missing lifetime specifier [E0106]
fn factory() -> &(Fn(i32) -> i32) {
^~~~~~~~~~~~~~~~~
对。因为我们有一个引用,我们需要给它一个生命周期。不过我们的factory()
函数不接收参数,所以省略不能用在这。我们可以使用什么生命周期呢?'static
:
fn factory() -> &'static (Fn(i32) -> i32) {
let num = 5;
|x| x + num
}
let f = factory();
let answer = f(1);
assert_eq!(6, answer);
不过这样又会出现另一个错误:
error: mismatched types:
expected `&'static core::ops::Fn(i32) -> i32`,
found `[closure@<anon>:7:9: 7:20]`
(expected &-ptr,
found closure) [E0308]
|x| x + num
^~~~~~~~~~~
这个错误让我们知道我们并没有返回一个&'static Fn(i32) -> i32
,而是返回了一个[closure <anon>:7:9: 7:20]
。等等,什么?
因为每个闭包生成了它自己的环境struct
并实现了Fn
和其它一些东西,这些类型是匿名的。它们只在这个闭包中存在。所以Rust把它们显示为closure <anon>
,而不是一些自动生成的名字。
这个错误也指出了返回值类型期望是一个引用,不过我们尝试返回的不是。更进一步,我们并不能直接给一个对象'static
声明周期。所以我们换一个方法并通过Box
装箱Fn
来返回一个 trait 对象。这个几乎可以成功运行:
fn factory() -> Box<Fn(i32) -> i32> {
let num = 5;
Box::new(|x| x + num)
}
# fn main() {
let f = factory();
let answer = f(1);
assert_eq!(6, answer);
# }
这还有最后一个问题:
error: closure may outlive the current function, but it borrows `num`,
which is owned by the current function [E0373]
Box::new(|x| x + num)
^~~~~~~~~~~
好吧,正如我们上面讨论的,闭包借用他们的环境。而且在这个例子中。我们的环境基于一个栈分配的5
,num
变量绑定。所以这个借用有这个栈帧的生命周期。所以如果我们返回了这个闭包,这个函数调用将会结束,栈帧也将消失,那么我们的闭包指向了被释放的内存环境!再有最后一个修改,我们就可以让它运行了:
fn factory() -> Box<Fn(i32) -> i32> {
let num = 5;
Box::new(move |x| x + num)
}
# fn main() {
let f = factory();
let answer = f(1);
assert_eq!(6, answer);
# }
通过把内部闭包添加move
关键字,我们强制闭包使用 move 的方式捕获环境变量。因为这里的 num 类型是 i32,实际上这里的 move 执行的是 copy, 这样一来,闭包就不再拥有指向环境的指针,而是完整拥有了被捕获的变量。并允许它离开我们的栈帧。