作为输入参量

虽然 Rust 在捕获临时变量的方式大多选择不带标注,但在编写函数时,这种不确定性是不允许的。当以闭包作为输入参数时,闭包的完整类型必须使用以下的其中一种 trait 来标注。它们的受限程度依次递减,依次是(原文:In order of decreasing restriction, they are):

  • Fn:闭包需要通过引用(&T)捕获
  • FnMut:闭包需要通过可变引用(&mut T)捕获
  • FnOnce:闭包需要通过值(T)捕获

在值传值(variable-by-variable)的基础上,编译器将以限制最少的方式来捕获变量。

例如考虑一个标注为 FnOnce 的参量。这意味着闭包可能通过 &T&mut TT 来捕获,但是编译器将根据所捕获变量在闭包的使用情况做出最终选择。

这是因为若移动语义(move)可能的话,则任意借用类型也应该是可行的。注意反过来就不再成立:如果参量是 Fn,那么通过 &mut TT 捕获的情况就不允许了。

在下面的例子中,试着换换 FnFnMutFnOnce 的使用,看看会发生什么:

// 将闭包作为参数并调用它的函数。
fn apply<F>(f: F) where
    // 闭包没有输入值和返回值。
    F: FnOnce() {
    // ^ 试一试:将 `FnOnce` 换成 `Fn` 或 `FnMut`。

    f();
}

// 使用闭包并返回一个 `i32` 整型的函数。
fn apply_to_3<F>(f: F) -> i32 where
// 闭包处理一个 `i32` 整型并返回一个 `i32` 整型。
    F: Fn(i32) -> i32 {

    f(3)
}

fn main() {
    use std::mem;
    
    let greeting = "hello";
    // 不可复制的类型。
    // `to_owned` 从借用的数据创建属于自己的数据。
    let mut farewell = "goodbye".to_owned();

    // 捕获 2 个变量:通过引用方式的 `greeting` 和
    // 通过值方式的 `farewell`。
    let diary = || {
        // `greeting` 使用引用方式:需要 `Fn`。
        println!("I said {}.", greeting);

        // 改变迫使 `farewell` 变成了通过可变引用来捕获。
        // (原文:Mutation forces `farewell` to be
        // captured by mutable reference.)
        // 现在需要 `FnMut`。
        farewell.push_str("!!!");
        println!("Then I screamed {}.", farewell);
        println!("Now I can sleep. zzzzz");

        // 手动调用 drop 将 `farewell` 强制转成通过值来捕获。
        // (原文:Manually calling drop forces `farewell` to
        // be captured by value. Now requires `FnOnce`.)
        // 现在需要 `FnOnce`。
        mem::drop(farewell);
    };

    // 调用处理闭包的函数(原文:Call the function
    // which applies the closure)。
    apply(diary);

    // `double` 满足 `apply_to_3` 的 trait 限定。
    let double = |x| 2 * x;

    println!("3 doubled: {}", apply_to_3(double));
}

参见:

std::mem::drop, Fn, FnMut, 和 FnOnce