rust 闭包(二)

简介: rust 闭包

rust 闭包(一)https://developer.aliyun.com/article/1391990


特征 Fn(u32) -> u32 从表面来看,就对闭包形式进行了显而易见的限制:该闭包拥有一个u32类型的参数,同时返回一个u32类型的值。

接着,为缓存实现方法:

impl<T> Cacher<T>
where
    T: Fn(u32) -> u32,
{
    fn new(query: T) -> Cacher<T> {
        Cacher {
            query,
            value: None,
        }
    }
    // 先查询缓存值 `self.value`,若不存在,则调用 `query` 加载
    fn value(&mut self, arg: u32) -> u32 {
        match self.value {
            Some(v) => v,
            None => {
                let v = (self.query)(arg);
                self.value = Some(v);
                v
            }
        }
    }
}

上面的缓存有一个很大的问题:只支持 u32 类型的值,若我们想要缓存 &str 类型,显然就行不通了,因此需要将 u32 替换成泛型 E,该练习就留给读者自己完成,具体代码可以参考这里

捕获作用域中的值

在之前代码中,我们一直在用闭包的匿名函数特性(赋值给变量),然而闭包还拥有一项函数所不具备的特性:捕获作用域中的值。

fn main() {
    let x = 4;
    let equal_to_x = |z| z == x;
    let y = 4;
    assert!(equal_to_x(y));
}

上面代码中,x 并不是闭包 equal_to_x 的参数,但是它依然可以去使用 x,因为 equal_to_x 在 x 的作用域范围内。

对于函数来说,就算你把函数定义在 main 函数体中,它也不能访问 x:

fn main() {
    let x = 4;
    fn equal_to_x(z: i32) -> bool {
        z == x
    }
    let y = 4;
    assert!(equal_to_x(y));
}

报错如下:

error[E0434]: can't capture dynamic environment in a fn item // 在函数中无法捕获动态的环境
 --> src/main.rs:5:14
  |
5 |         z == x
  |              ^
  |
  = help: use the `|| { ... }` closure form instead // 使用
三种 Fn 特征
  1. FnOnce,该类型的闭包会拿走被捕获变量的所有权。Once 顾名思义,说明该闭包只能运行一次:
fn fn_once<F>(func: F)
where
    F: FnOnce(usize) -> bool,
{
    println!("{}", func(3));
    println!("{}", func(4));
}
fn main() {
    let x = vec![1, 2, 3];
    fn_once(|z|{z == x.len()})
}
  1. FnMut,它以可变借用的方式捕获了环境中的值,因此可以修改该值:
fn main() {
    let mut s = String::new();
    let update_string =  |str| s.push_str(str);
    update_string("hello");
    println!("{:?}",s);
}
  1. Fn 特征,它以不可变借用的方式捕获环境中的值 让我们把上面的代码中 exec 的 F 泛型参数类型修改为 Fn(&'a str):
fn main() {
    let mut s = String::new();
    let update_string =  |str| s.push_str(str);
    exec(update_string);
    println!("{:?}",s);
}
fn exec<'a, F: Fn(&'a str)>(mut f: F)  {
    f("hello")
}
闭包作为函数返回值

但是如果要使用闭包作为函数返回值,该如何做?

先来看一段代码:

fn factory() -> Fn(i32) -> i32 {
    let num = 5;
    |x| x + num
}
let f = factory();
let answer = f(1);
assert_eq!(6, answer);

上面这段代码看起来还是蛮正常的,用 Fn(i32) -> i32 特征来代表 |x| x + num,非常合理嘛,肯定可以编译通过, 可惜理想总是难以照进现实,编译器给我们报了一大堆错误,先挑几个重点来看看:

fn factory<T>() -> Fn(i32) -> i32 {
  |                    ^^^^^^^^^^^^^^ doesn't have a size known at compile-time // 该类型在编译器没有固定的大小

Rust 要求函数的参数和返回类型,必须有固定的内存大小,例如 i32 就是 4 个字节,引用类型是 8 个字节,总之,绝大部分类型都有固定的大小,但是不包括特征,因为特征类似接口,对于编译器来说,无法知道它后面藏的真实类型是什么,因为也无法得知具体的大小。

同样,我们也无法知道闭包的具体类型,该怎么办呢?再看看报错提示:

help: use `impl Fn(i32) -> i32` as the return type, as all return paths are of type `[closure@src/main.rs:11:5: 11:21]`, which implements `Fn(i32) -> i32`
  |
8 | fn factory<T>() -> impl Fn(i32) -> i32 {

嗯,编译器提示我们加一个 impl 关键字,哦,这样一说,读者可能就想起来了,impl Trait 可以用来返回一个实现了指定特征的类型,那么这里 impl Fn(i32) -> i32 的返回值形式,说明我们要返回一个闭包类型,它实现了 Fn(i32) -> i32 特征。

完美解决,但是,在特征那一章,我们提到过,impl Trait 的返回方式有一个非常大的局限,就是你只能返回同样的类型,例如:

fn factory(x:i32) -> impl Fn(i32) -> i32 {
    let num = 5;
    if x > 1{
        move |x| x + num
    } else {
        move |x| x - num
    }
}

运行后,编译器报错:

error[E0308]: `if` and `else` have incompatible types
  --> src/main.rs:15:9
   |
12 | /     if x > 1{
13 | |         move |x| x + num
   | |         ---------------- expected because of this
14 | |     } else {
15 | |         move |x| x - num
   | |         ^^^^^^^^^^^^^^^^ expected closure, found a different closure
16 | |     }
   | |_____- `if` and `else` have incompatible types
   |

嗯,提示很清晰:if 和 else 分支中返回了不同的闭包类型,这就很奇怪了,明明这两个闭包长的一样的,好在细心的读者应该回想起来,本章节前面咱们有提到:就算签名一样的闭包,类型也是不同的,因此在这种情况下,就无法再使用 impl Trait 的方式去返回闭包。

只需要用 Box 的方式即可实现:

fn factory(x:i32) -> Box<dyn Fn(i32) -> i32> {
    let num = 5;
    if x > 1{
        Box::new(move |x| x + num)
    } else {
        Box::new(move |x| x - num)
    }
}

至此,闭包作为函数返回值就已完美解决,若以后你再遇到报错时,一定要仔细阅读编译器的提示,很多时候,转角都能遇到爱。

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