Rust基础笔记：闭包

 语法

Closure看上去是这样的：

    let plus_one = |x: i32| x + 1;
    assert_eq!(2, plus_one(1));

首先创建一个绑定plus_one，然后将它分配给一个closure，body是一个expression，注意{ } 也是一个expression。

它也可以被写成这样：

    let plus_two = |x| {
        let mut result: i32 = x;
    
        result += 1;
        result += 1;
    
        result
    };
    assert_eq!(4, plus_two(2));
    

和常规的函数定义相比，区别就是closure没有使用关键词 fn ，区分一下：

fn  plus_one_v1   (x: i32) -> i32 { x + 1 }
let plus_one_v2 = |x: i32| -> i32 { x + 1 };
let plus_one_v3 = |x: i32|          x + 1  ;

值得注意的是在closure中参数和返回值的类型都是可以省略的，下面这种形式也是可以的：

let plus_one = |x| x + 1;

闭包和它的环境

一个小例子：

    let num = 5;
    let plus_num = |x: i32| x + num;
    
    assert_eq!(10, plus_num(5));
    

也就是说，plus_num引用了一个在它作用于中的变量num，具体地说这是一个borrow，它满足所有权系统的要求，来看一个错误的例子：

let mut num = 5;
let plus_num = |x: i32| x + num;

let y = &mut num;

error: cannot borrow `num` as mutable because it is also borrowed as immutable
    let y = &mut num;
                 ^~~

在上面的代码中，plus_num已经对num做了不可变引用，而在plus_one的作用域内，又发生了一次可变引用，所以就违反了所有权系统中的如下规则：

如果对一个绑定进行了不可变引用，那么在该引用未超出作用域之前，不可以再进行可变引用，反之也是一样。

对代码做出如下修改即可：

    let mut num = 5;
    {
        let plus_num = |x: i32| x + num;
    
    } // plus_num goes out of scope, borrow of num ends
    
    let y = &mut num;

再看一个例子：

    let nums = vec![1, 2, 3];
    let takes_nums = || nums;
    println!("{:?}", nums);
    

有问题吗？
有，而且是大问题，编译器的报错如下：

closure.rs:8:19: 8:23 error: use of moved value: `nums` [E0382]
closure.rs:8    println!("{:?}", nums);

从错误中可以看出来，在最后一个输出语句中，nums已经没有对资源 vec![1, 2, 3] 的 所有权了，该资源的所有权已经被move到了closure中去了。

那么问题来了：

为什么在前面的例子中closure是borrow，而到了这里就变成了move了呢？

我们从头梳理一遍：

    let mut num = 5;
    let plus_num = || num + 1;
    let num2 = &mut num;
    

Error:
closure.rs:5:21: 5:24 error: cannot borrow `num` as mutable because it is also borrowed as immutable
closure.rs:5     let num2 = &mut num;

说明在closure中发生了immutable borrow，这样才会和下面的&mut冲突，现在我们来做一个改动：

    let plus_num = || num + 1; 
    // 改成如下语句
    let mut plue_num = || num += 1;

再编译一次：

Error:
closure.rs:4:17: 4:20 error: cannot borrow `num` as mutable more than once at a time
closure.rs:4 let num2 = &mut num;

可以发现，在closure中发生了mutable borrow，为什么会这样呢？

在closure无非就是这3种情况：

• by reference: &T

• by mutable reference: &mut T

• by value: T

  至于是这3个中的哪一个，取决于你closure内部怎么用，然后编译器自动推断绑定的类型是Fn() FnMut() 还是FnOnce()

    let plus_num = || num + 1;         // 这个只需要引用即可,所以plus_num类型为Fn()
    let mut plue_num = || num += 1;    // 这个则需要&mut T，所以plus_num类型为FnMut()
    // 这是手册里的一个例子
    // 这是一个没有实现Copy trait的类型
    let movable = Box::new(3);
    // `drop` 需要类型T，所以closure环境就需要 by value T.，所以consume类型为FnOnce()
    let consume = || {
        drop(movable);    // 这里发生了move
    };
    // 所以这个consume只能执行一次
    consume();

有一点要注意的是：
在前面的例子应该分成两类：

1. let a= 100i32;

2. let a = vec![1,2,3];

区别就是i32类型实现了copy trait，而vector没有！！！

参考：http://rustbyexample.com/fn/closures/capture.html

Move closure

使用move关键字，强制closure获得所有权，但下面的例子得注意一下：

    let num = 5;
    let owns_num = move |x: i32| x + num;

尽管这里使用move，变量遵循move语义，但是，在这里5实现了Copy，所以owns_own获得的是 5 的拷贝的所有权，有什么区别呢？
来看看这段代码：

    let mut num = 5;
    {
        let mut add_num = |x: i32| num += x;
        add_num(5);
    }
    assert_eq!(10, num);    

这段代码得到的是我们想要的结果，但是如果我们加上move关键字呢？上面的代码就会报错，因为num的值仍是 5 ，并没有发生改变，

为什么呢？
上面说到了，move强制闭包环境获得所有权，但是 5 实现了Copy，所以闭包获得的是其拷贝的所有权，同理闭包中修改的也是 5 的拷贝。

总结

在Rust中闭包的概念并不好理解，因为牵扯到了太多所有权的概念，可以先把所有权弄懂了，闭包也就好理解了。