Rust中的Fn、FnMut 和 FnOnce都有什么区别？

在 Rust 中，Fn、FnMut 和 FnOnce 是三个用于表示闭包类型的 trait。闭包是一种可以捕获其环境变量的函数。在创建闭包是会默认实现这几个 trait 中的一个。

以下是三个 trait 的区别：

• Fn：Fn 是最基本的闭包 trait。它表示闭包可以捕获其环境变量的不可变引用。

• FnMut：FnMut 表示闭包可以捕获其环境变量的可变引用。这意味着闭包可以修改其环境变量的值。

• FnOnce：FnOnce 表示闭包只能调用一次。它表示闭包可以捕获其环境变量的所有权。这意味着闭包可以移动其环境变量的值。

以下是三个 trait 的一些示例：

// Fn

let add_one_closure = |x: i32| -> i32 {
   
    let y = 10;
    x + y
};

// FnMut

let add_two_closure = |mut x: i32| -> i32 {
   
    x += 2;
    x
};

// FnOnce

let consume_string_closure = |s: String| -> String {
   
    println!("Consumed string: {}", s);
    s
};

输出结果：

Consumed string: Hello, world!

总结：

• Fn：闭包可以捕获其环境变量的不可变引用。
• FnMut：闭包可以捕获其环境变量的可变引用。
• FnOnce：闭包只能调用一次，并可以捕获其环境变量的所有权。

选择哪个 trait 取决于闭包的用途。

• 如果闭包只需要读取环境变量的值，则可以使用 Fn trait。
• 如果闭包需要修改环境变量的值，则可以使用 FnMut trait。
• 如果闭包只需要使用环境变量的值一次，则可以使用 FnOnce trait。

以下是一些使用建议：

• 优先使用 Fn trait，因为它是最通用的。
• 只有在需要修改环境变量的值时才使用 FnMut trait。
• 只有在需要使用环境变量的值一次时才使用 FnOnce trait。

此外，Fn、FnMut 和 FnOnce 还可以相互转换。

• Fn 可以转换为 FnMut 和 FnOnce。
• FnMut 可以转换为 FnOnce。

以下是转换示例：

// Fn -> FnMut

fn add_one(x: i32) -> i32 {
   
    let y = 10;
    x + y
}

let mut add_one_fnmut: FnMut(i32) -> i32 = add_one;

// FnMut -> FnOnce

fn add_two(mut x: i32) -> i32 {
   
    x += 2;
    x
}

let add_two_fnonce: FnOnce(i32) -> i32 = add_two;

从源码的角度看它们为什么能够转换：

pub trait FnOnce<Args: Tuple> {
   
    ...
}

pub trait FnMut<Args: Tuple>: FnOnce<Args> {
   
    ...
}

pub trait Fn<Args: Tuple>: FnMut<Args> {
   
    ...
}

从源码可以看出，Fn继承了FnMut，而FnMut又继承了FnOnce。这是类型逐渐泛化的过程，这就好像坤坤属于男人，男人属于灵长类一个道理。
Fn要求只能只能捕获环境变量，而FnMut不但捕获环境变量还需要修改环境变量，所以Fn一定能满足FnMut的条件。就像1是正整数，那么它必然也是整数。同样的，FnOnce要求拿到环境变量的所有权，如此一来，不管是Fn还是FnMut都是在没有所有权的基础上运行的，有了所有权那就是能无所无能了。因此，无论是Fn还是FnMut都可以转换为FnOnce。

总结：

Fn、FnMut 和 FnOnce 是三个用于表示闭包类型的 trait。选择哪个 trait 取决于闭包的用途。此外，Fn、FnMut 和 FnOnce 还可以相互转换。

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