rust闭包

一、闭包是什么

(一)闭包是什么
我们先来看看javascript中的闭包。
在函数外部无法读取函数内的局部变量。但是我们有时候需要得到函数内的局部变量,那么如何从外部读取局部变量?那就是在函数的内部,再定义一个函数。

function f1(){var n=999;function f2(){alert(n);}
}

在上面的代码中,函数f2在函数f1内部,这时f1内部的所有局部变量,对f2都是可见的。但是反过来就不行,f2内部的局部变量,对f1就是不可见的。这就是"链式作用域",子作用域会一级一级地向上寻找所有父作用域的变量。
既然f2可以读取f1中的局部变量,那么只要把f2作为返回值,我们不就可以在f1外部读取它的内部变量了吗!

function f1(){var n=999;function f2(){alert(n);}return f2;
}
var result=f1();//实际上f1()执行完之后,并没有释放内存,n还在
result(); // 999。执行f2(),能访问f1中的n

上一节代码中的f2函数,就是闭包。
各种专业文献上的"闭包"定义非常抽象,很难看懂。我的理解是,闭包就是能够读取其他函数内部变量的函数。
由于只有函数内部的子函数才能读取局部变量,因此可以把闭包简单理解成"定义在一个函数内部的函数"。
所以,在本质上,闭包就是将函数内部和函数外部连接起来的一座桥梁。

闭包可以读取函数内部的变量,可以让这些变量的值始终保持在内存中。
f1是f2的父函数,而f2被赋给了一个全局变量,这导致f2始终在内存中,而f2的存在依赖于f1,因此f1也始终在内存中,不会在调用结束后,被垃圾回收机制回收。

(二)闭包的优缺点
优点:
直接访问父作用域中的局部变量,避免了传参的问题
逻辑连续,避免脱离当前逻辑,在外部编写代码
缺点:
因为使用闭包,可以使函数在执行完后不被销毁,保留在内存中,如果大量使用闭包就会造成内存泄露,内存消耗很大

(三)使用场景
(1)设置timer
(2)用后即弃的一次性功能,没必要另外写个函数

(四)思考题
如果你能理解下面两段代码的运行结果,应该就算理解闭包的运行机制了。
代码片段一。

var name = "The Window";
var object = {name : "My Object",getNameFunc : function(){return function(){return this.name;};}
};
alert(object.getNameFunc()());

代码片段二。

var name = "The Window";
var object = {name : "My Object",getNameFunc : function(){var that = this;return function(){return that.name;};}
};
alert(object.getNameFunc()());

第一个 打印结果为The window
第二个 打印结果为My Object
this是由它所在函数调用时的环境决定的,而不是由它所在函数定义的环境决定的。
第一个this是在调用闭包时确定的,环境是全局环境
第二个this是在调用getNameFunc时确定的,环境是object内

二、rust闭包

rust闭包,跟javascript闭包原理基本一样。就语法格式不一样。
rust闭包没有名字,包含于一个函数内。
所以可以直接认为rust闭包是一个没有函数名的内联函数。

(一)定义闭包
它的定义语法如下

|parameter| {// 闭包的具体逻辑
}

闭包不要求在参数和返回值上注明类型
例子

|x: u32| -> u32 { x + 1 }
|x|             { x + 1 }
|x|               x + 1  

闭包虽然没有名称,但我们可以将闭包赋值给一个变量

let closure_function = |parameter| {// 闭包的具体逻辑
}

(二)使用闭包
1.使用小括号 () 来调用闭包

closure_function(parameter);

范例:

fn main(){let is_even = |x| {x%2==0};let no = 13;println!("{} is even ? {}",no, is_even(no));
}
编译运行结果如下
13 is even ? false

2.直接访问父作用域中的变量
也叫捕获变量。闭包周围的作用域被称为环境
不必通过传参的方式,而是直接访问环境中的变量
范例:

fn main(){let val = 10;// 访问外层作用域变量vallet closure2 = |x| {x + val // 内联函数访问外层作用域变量};println!("{}", closure2(2));
}
编译运行结果如下
12

Fn系列trait由标准库提供。所有的闭包都实现了Fn、FnMut、FnOnce中的一个。
闭包可以通过三种方式捕获其环境中的变量:
获取所有权,可变借用和不可变借用。这三种方式被编码为如下三个trait

  • FnOnce消耗捕获的变量。为了消费捕获到的变量,闭包必须获取其所有权并在定义闭包时将其移动进闭包。Once代表了闭包不能多次获取相同变量的所有权,所以它只能被调用一次。
  • FnMut获取可变的借用值所以可以改变其环境
  • Fn从其环境获取不可变的借用值

当你创建闭包时,Rust 会根据闭包使用环境中变量的方式来自动推导出它们需要使用的 trait。所有闭包都自动实现了 FnOnce,因为它们至少都可以被调用一次。那些不需要移动被捕获变量的闭包还会实现 FnMut,而那些不需要修改被捕获变量的闭包则同时实现了Fn。
如果你希望强制闭包获取所有权,可以在参数列表前使用move关键字。关键字move通常用于允许闭包比其捕获的值活得更久,例如返回闭包或用于生成新线程。
例子

fn main() {let x = vec![1, 2, 3];let equal_to_x = move |z| z == x;println!("can't use x here: {:?}", x);//编译错误let y = vec![1, 2, 3];assert!(equal_to_x(y));
}

x被移动进了闭包,因为闭包使用move关键字定义。接着闭包获取了x的所有权,同时main就不再允许在println! 语句中使用x了。去掉println! 即可修复问题。

复合类型(如结构体)始终是全部捕获的,而不是各个字段分开捕获的。如果真要捕获单个字段,那可能需要先借用该字段到本地局部变量中:

struct SetVec {set: HashSet<u32>,vec: Vec<u32>
}
impl SetVec {fn populate(&mut self) {let vec = &mut self.vec;self.set.iter().for_each(|&n| {vec.push(n);})}
}

相反,如果闭包直接使用了self.vec,那么它将尝试通过可变引用捕获self。但是因为self.set已经被借出用来迭代了,所以代码将无法编译。

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