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闭包的语法

基本形式

闭包看起来像这样:

let plus_one = |x: i32| x + 1;

assert_eq!(2, plus_one(1));

我们创建了一个绑定,plus_one,并把它赋予一个闭包。闭包的参数位于管道(|)之中,而闭包体是一个表达式,在这个例子中,x + 1。记住{}是一个表达式,所以我们也可以拥有包含多行的闭包:

let plus_two = |x| {
    let mut result: i32 = x;

    result += 1;
    result += 1;

    result
};

assert_eq!(4, plus_two(2));

你会注意到闭包的一些方面与用fn定义的常规函数有点不同。第一个是我们并不需要标明闭包接收和返回参数的类型。我们可以:

let plus_one = |x: i32| -> i32 { x + 1 };

assert_eq!(2, plus_one(1));

不过我们并不需要这么写。为什么呢?基本上,这是出于“人体工程学”的原因。因为为命名函数指定全部类型有助于像文档和类型推断,而闭包的类型则很少有文档因为它们是匿名的,并且并不会产生像推断一个命名函数的类型这样的“远距离错误”。

第二个的语法大同小异。我会增加空格来使它们看起来更像一点:

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  ;

捕获变量

之所以把它称为“闭包”是因为它们“包含在环境中”(close over their environment)。这看起来像:

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

assert_eq!(10, plus_num(5));

这个闭包,plus_num,引用了它作用域中的let绑定:num。更明确的说,它借用了绑定。如果我们做一些会与这个绑定冲突的事,我们会得到一个错误。比如这个:

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

let y = &mut num;

错误是:

error: cannot borrow `num` as mutable because it is also borrowed as immutable
    let y = &mut num;
                 ^~~
note: previous borrow of `num` occurs here due to use in closure; the immutable
  borrow prevents subsequent moves or mutable borrows of `num` until the borrow
  ends
    let plus_num = |x| x + num;
                   ^~~~~~~~~~~
note: previous borrow ends here
fn main() {
    let mut num = 5;
    let plus_num = |x| x + num;

    let y = &mut num;
}
^

一个啰嗦但有用的错误信息!如它所说,我们不能取得一个num的可变借用因为闭包已经借用了它。如果我们让闭包离开作用域,我们可以:

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;

如果你的闭包需要它,Rust会取得所有权并移动环境:

let nums = vec![1, 2, 3];

let takes_nums = || nums;

println!("{:?}", nums);

这会给我们:

note: `nums` moved into closure environment here because it has type
  `[closure(()) -> collections::vec::Vec<i32>]`, which is non-copyable
let takes_nums = || nums;
                    ^~~~~~~

Vec<T>拥有它内容的所有权,而且由于这个原因,当我们在闭包中引用它时,我们必须取得nums的所有权。这与我们传递nums给一个取得它所有权的函数一样。

move闭包

我们可以使用move关键字强制使我们的闭包取得它环境的所有权:

let num = 5;

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

现在,即便关键字是move,变量遵循正常的移动语义。在这个例子中,5实现了Copy,所以owns_num取得一个5的拷贝的所有权。那么区别是什么呢?

let mut num = 5;

{
    let mut add_num = |x: i32| num += x;

    add_num(5);
}

assert_eq!(10, num);

那么在这个例子中,我们的闭包取得了一个num的可变引用,然后接着我们调用了add_num,它改变了其中的值,正如我们期望的。我们也需要将add_num声明为mut,因为我们会改变它的环境。

如果我们加上move修饰闭包,会发生些不同:

let mut num = 5;

{
    let mut add_num = move |x: i32| num += x;

    add_num(5);
}

assert_eq!(5, num);

我们只会得到5。这次我们没有获取到外部的num的可变借用,我们实际上是把 num move 进了闭包。因为 num 具有 Copy 属性,因此发生 move 之后,以前的变量生命周期并未结束,还可以继续在 assert_eq! 中使用。我们打印的变量和闭包内的变量是独立的两个变量。如果我们捕获的环境变量不是 Copy 的,那么外部环境变量被 move 进闭包后, 它就不能继续在原先的函数中使用了,只能在闭包内使用。

不过在我们讨论获取或返回闭包之前,我们应该更多的了解一下闭包实现的方法。作为一个系统语言,Rust给予你了大量的控制你代码的能力,而闭包也是一样。

这部分引用自The Rust Programming Language中文版

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