Rust闭包详解

闭包

Rust中的闭包是一种匿名函数，可以捕获并存储环境中的变量，有点类似于Lambda表达式

闭包允许在其定义的作用域之外访问变量，并且可以在需要时将其移动或者借用给闭包

闭包在Rust中被广泛应用于函数式编程、并发编程和事件驱动编程等领域

比较适合用于短小的自定义逻辑的场景

let name = |参数列表| 表达式或语句块;
let add = |x: i32| x + 1;
let cal = |x, y, z| x * y + z;
let res = cal(1, 2, 3);

捕获外部变量

闭包可以捕获环境中的变量

let x = 5;
let add = |num| num + x;
println!("{}", add(1)); // 输出 6

捕获变量有三种方法

• 传引用捕获（默认的，类似于 &T）
• 传值捕获（类似 T）
• 借用捕获（类似 &mut T）

fn main(){
  let mut num = 114;
  
  let print_num = || println!("num = {}", num);
  print_num(); // 直接输出内容
  
  let take_num = move || println!("num taken = {}", num);
  take_num(); // 直接输出内容
  // println!("{}", num); // 取消注释会报错，因为num的所有权被转移了
  
  let mut change_num = || num += 1;
  change_num();
  println!("num = {}", num);
}

• 默认是按照引用捕获外部变量的
• 使用move关键字可以强制按值捕获，但是所有权会转移到闭包内部，这里关于所有权的问题，我们会在后面讲解
• 如果闭包需要修改外部变量，需要显示声明为mut闭包

移动和借用

闭包可以通过move关键字获取外部变量的所有权，或者通过借用的方式获取外部变量的引用

借用：默认情况下，闭包会借用他捕获的环境中的变量，闭包可以使用这些变量，但是不能修改他们的所有权，此时闭包内部和外部的作用域都可以使用这个变量

获得所有权：在闭包之前添加move关键字，闭包会获取他捕获的变量的所有权，此时，变量的所有权会转移到内部，外部作用域无法使用这些变量

闭包的特性

1. 闭包可以作为参数传递给函数，例如迭代器的map，filter方法都需要用到闭包
2. 闭包还可以作为返回值，由于闭包是匿名的，我们需要使用impl Trait 或者

例如

使用 impl Fn 返回闭包

fn apply_to_value<F>(val: i32, f: F) -> i32
where
    F: Fn(i32) -> i32,
{
    f(val)
}

fn main() {
    let double = |x| x * 2;
    let result = apply_to_value(5, double);
    println!("Result: {}", result); // 输出: Result: 10
}

使用 Box返回闭包

fn make_adder(x: i32) -> Box<dyn Fn(i32) -> i32> {
    Box::new(move |y| x + y)
}

fn main() {
    let add_ten = make_adder(10);
    println!("10 + 2 = {}", add_ten(2)); // 输出: 10 + 2 = 12
}

闭包和性能

Rust 的闭包是轻量级的，并且 Rust 的编译器会进行优化，使得闭包的调用接近于直接调用函数。

闭包和生命周期

闭包的生命周期与它们所捕获的变量的生命周期相关。Rust 的生命周期系统确保闭包不会比它们捕获的任何变量活得更长。