深入了解Rust中函数与闭包的使用
古明地觉 人气:0闭包
Rust 的闭包由一个匿名函数加上外层的作用域组成，举个例子：
fn main() {
let closure = |n: u32| -> u32 {
n * 2
};
println!("n * 2 = {}", closure(12));
// n * 2 = 24
}闭包可以被保存在一个变量中，然后我们注意一下它的语法，参数定义、返回值定义都和普通函数一样，但闭包使用的是两个竖线。我们对比一下两者的区别：
// 普通函数定义
fn func1(a: u32, b: u32) -> String {
// 函数体
}
/* 如果换成闭包的话，那么等价于
let func1 = |a: u32, b: u32| -> String {
// 函数体
}
*/所以两者在语法上没有什么本质的区别，但这个时候可能有人好奇了，我们能不能把闭包中的匿名函数换成普通函数呢？来试一下。
fn main() {
let closure1 = |n: u32| -> u32 {
n * 2
};
fn closure2(n: u32) -> u32 {
n * 2
}
println!("n * 2 = {}", closure1(12));
println!("n * 2 = {}", closure2(12));
/*
n * 2 = 24
n * 2 = 24
*/
}从表面上来看是可以的，但其实还存在问题，因为 closure2 只是一个在函数里定义的函数而已。而闭包除了要包含函数之外，还要包含函数所在的外层作用域，什么意思呢？我们举例说明：
你看到了什么？没错，在函数 closure2 内部无法使用外层作用域中的变量 a，因此它只是定义在 main 函数里的函数而已，而不是闭包，因为它不包含外层函数（main）的作用域。
而 Rust 提示我们使用 || { ... }，那么 closure1 显然是闭包，因为它除了包含一个函数（匿名），还包含了外层作用域，我们将这个闭包赋值给了 closure1。
此外闭包还有一个重要的用途，就是在多线程编程时，可以将主线程的变量移动到子线程内部。
关于多线程后续会详细说，这里只是举个例子。
// 导入线程模块
use std::thread;
fn main() {
let s = String::from("hello world");
// 必须在 || 的前面加上 move
// 它的含义就是将值从主线程移动到子线程
let closure1 = move || {
println!("{}", s);
};
// 开启一个子线程
thread::spawn(closure1).join();
/*
hello world
*/
}打印是发生在主线程当中的，而不是子线程，以上就是闭包相关的内容。
高阶函数
了解完闭包之后，再来看看高阶函数，在数学和计算机中，高阶函数是至少满足下列一个条件的函数：
- 接收一个或多个函数作为输入；
- 输出一个函数；
在数学中它们也叫算子或者泛函，高阶函数是函数式编程中非常重要的一个概念。
先来看看如何定义一个接收函数作为参数的函数：
// calc 接收三个参数，返回一个 i32
// 参数一：接收两个 i32 返回一个 i32 的函数
// 参数二 和 参数三均是一个 i32
fn calc(method: fn(i32, i32) -> i32,
a: i32, b: i32) -> i32 {
method(a, b)
}
fn add(a: i32, b: i32) -> i32 {
a + b
}
fn main() {
println!("a + b = {}", calc(add, 12, 33));
/*
a + b = 45
*/
// 也可以传递一个匿名函数，但它不能引用外层作用域的变量
// 因为 calc 第一个参数接收的是函数，不是闭包
let sub = |a: i32, b: i32| -> i32 {
a - b
};
println!("a - b = {}", calc(sub, 12, 33));
/*
a - b = -21
*/
}以函数作为参数，在类型声明中我们不需要写函数名以及参数名，只需要指明参数类型、数量和返回值类型即可。
然后再观察一下函数 calc 的定义，由于第一个参数 method 接收一个函数，所以它的定义特别的长，我们能不能简化一下呢？
// 相当于给类型起了一个别名
type Method = fn(i32, i32) -> i32;
fn calc(method: Method,
a: i32, b: i32) -> i32 {
method(a, b)
}这种做法也是可以的。
看完了接收函数作为参数，再来看看如何将函数作为返回值。
type Method = fn(i32, i32) -> i32;
// 想要接收字符串的话
// 应该使用引用 &String 或切片 &str
// 当然我们前面说过，更推荐切片
fn calc(op: &str) -> Method {
fn add(a: i32, b: i32) -> i32 {
a + b
}
let sub = |a: i32, b: i32| -> i32 { a - b };
// 使用 if else 也是可以的
match op {
"add" => add,
"sub" => sub,
// 内置的宏，会抛出一个错误，表示方法没有实现
_ => unimplemented!(),
} // 注意：此处不可以加分号，因为要作为表达式返回
}
fn main() {
let (a, b) = (11, 33);
println!("a + b = {}", calc("add")(a, b));
println!("a - b = {}", calc("sub")(a, b));
/*
a + b = 44
a - b = -22
*/
}以上就是高阶函数，还是很好理解的，和 Python 比较类似。你可以基于这个特性，实现一个装饰器，只是 Rust 里面没有 @ 这个语法糖罢了。这里我们简单地实现一下吧，加深一遍印象。
enum Result {
Text(String),
Func(fn() -> String),
}
fn index() -> String {
String::from("欢迎来到古明地觉的编程教室")
}
fn login_required(username: &str, password: &str) -> Result {
if !(username == "satori" && password == "123") {
return Result::Text(String::from("请先登录"));
} else {
return Result::Func(index);
}
}
fn main() {
let res1 = login_required("xxx", "yyy");
let res2 = login_required("satori", "123");
// 如果后续还要使用 res1 和 res2，那么就使用引用
// 也就是 [&res1, &res2]
// 但这里我们不用了，所以是 [res1, res2]，此时会转移所有权
for item in [res1, res2] {
match item {
Result::Text(error) => println!("{}", error),
Result::Func(index) => println!("{}", index()),
}
}
/*
请先登录
欢迎来到古明地觉的编程教室
*/
}是不是很有趣呢？这里再次看到了枚举类型的威力，我们有可能返回字符串，也有可能返回函数，那么应该怎么办呢？很简单，将它们放到枚举里面即可，这样它们都是枚举类型。至于到底是哪一个成员，再基于 match 分别处理即可。
还记得 match 吗？match 可以有任意多个分支，每一个分支都应该返回相同的类型，并且只有一个分支会执行成功，然后该分支的返回值会作为整个 match 表达式的返回值。
发散函数
最后再来看看发散函数，这个概念在其它语言里面应该很少听到。在 Rust 里面，发散函数永远不会返回，它的返回值被标记为 !，表示这是一个空类型。
// 发散函数的返回值类型是一个感叹号
// 它表示这个函数执行时会报错
fn foo() -> ! {
panic!("这个函数执行时会报错")
}
fn main() {
// 调用发散函数时，可以将其结果赋值给任意类型的变量
let res1: u32 = foo();
let res2: f64 = foo();
}所以这个发散函数没啥卵用，你在实际开发中估计一辈子也用不上，因为它在执行的时候会 panic 掉。所以这段代码编译的时候是没有问题的，但执行时会触发 panic。既然执行时会报错，那么当然可以赋值给任意类型的变量。
因此当返回值类型为 ! 时，我们需要通过 panic 宏让函数在执行的过程中报错。但要注意的是，发散函数和不指定返回值的函数是不一样的，举个例子：
// 发散函数的返回值类型是一个感叹号
// 它表示这个函数执行时会报错
fn foo() -> ! {
panic!("这个函数执行时会报错");
}
// 不指定返回值，默认返回 ()
// 所以以下等价于 fn bar() -> () {}
// 但很明显 bar 函数是有返回值的，会返回空元组
fn bar() {
}总的来说发散函数没啥卵用，在工作中也不建议使用，只要知道有这么个东西就行。
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