如何在Rust函数签名中使用Fn traits（闭包）？

Question

我想编写一个返回的函数，它接受一个没有参数的闭包，一个接受一个参数的闭包和一个接受两个参数的闭包，其中所有闭包参数的类型都是，并且每个闭包都返回。

那么这个函数的签名将是什么样子的？

我想通过Fn和FnMut traits来接受它们。这个签名是什么样子的？需要使用crate中的特性吗？如果需要，是哪些特性以及为什么？

如果已知：糖语法是什么样子的？解糖之后呢？

如果已知：未来可能会有哪些变化？

- user

Answer 1

我想编写一个返回的函数，该函数接受一个不带参数的闭包、一个带一个参数的闭包和一个带两个参数的闭包，其中所有闭包参数都是类型，每个闭包都返回f32>。

那么这个函数的签名会是什么样子呢？

它看起来会像这样：

fn closures<F1, F2, F3>(mut f1: F1, mut f2: F2, mut f3: F3) -> i32
where
    F1: FnMut() -> f32,
    F2: FnMut(i32) -> f32,
    F3: FnMut(i32, i32) -> f32,
{
    (f1() + f2(10) + f3(20, 30)) as i32
}

fn main() {
    let x = closures(|| 0.1, |x| (2 * x) as f32, |x, y| (x + y) as f32);
    println!("{}", x);
}

如果您希望强制调用方传递不改变其环境的闭包，可以使用 Fn 代替 FnMut（并在 f1、f2 和 f3 前删除 mut），但通常情况下，我认为您会想使用 FnMut。

此代码使用非盒装闭包语法和重载调用。如果没有它们，它将如下所示：

#![feature(unboxed_closures, fn_traits)]

fn closures<F1, F2, F3>(mut f1: F1, mut f2: F2, mut f3: F3) -> i32
where
    F1: FnMut<(), Output = f32>,
    F2: FnMut<(i32,), Output = f32>,
    F3: FnMut<(i32, i32), Output = f32>,
{
    (f1.call_mut(()) + f2.call_mut((10,)) + f3.call_mut((20, 30))) as i32
}

fn main() {
    let x = closures(|| 0.1, |x| (2 * x) as f32, |x, y| (x + y) as f32);
    println!("{}", x);
}

糖语法可以美化闭包类型语法，并且重载调用功能允许省略显式的call_*方法。

Rust 1.0之前

编辑注：此问题在Rust 1.0之前提出，本部分仅适用于那时与1.0之间发生的更改。

至于未来将要发生的变化，可能会简化闭包构造语法（当当前闭包被放弃时），因此main（）部分将从以下内容更改：

fn main() {
    let x = closures(
        |&mut:| 0.1,
        |&mut: x: int| (2*x) as f32,
        |&mut: x: int, y: int| (x + y) as f32
    );
    println!("{}", x);
}

看起来像这样：

fn main() {
    let x = closures(
        || 0.1,
        |x| (2*x) as f32,
        |x, y| (x + y) as f32
    );
    println!("{}", x);
}

闭包的实际类型（FnMut、Fn 或 FnOnce）将被推断出来。

还会有其他变化，例如用于从函数返回的闭包的move关键字（move会影响变量捕获语义）。这在此已接受的RFC中进行了讨论。

通常，在此 RFC 中概述了未装箱的闭包。然而，它没有更新新的闭包语法糖和其他微妙的更改，可能更好的方式是跟随Rust问题追踪器以获取更多信息。例如，许多未装箱的闭包问题都聚集在此bug中。

- Vladimir Matveev

---

哦，我在查找RFC文档中的Fn traits信息时漏掉了它，因为我一直在寻找“traits”而不是“closures”。谢谢！ - user

没错，这些东西被称为未装箱的闭包，在你搜索这个术语时会找到很多相关内容。 - Vladimir Matveev

Answer 2

Fn、FnMut 和 FnOnce 是使用非盒式闭包引入的三种特质类型。这些特质之间除了单个方法名称不同以外，最大的区别是它们的方法中的 self 参数传递方式不同：

• Fn: &self（通过引用传递，无法更改闭包的环境）
• FnMut: &mut self（通过引用传递，可以更改闭包的环境）
• FnOnce: self（通过值传递，消耗闭包，因此无法多次调用闭包）

这些特质都有一个类型参数 Args，它是表示闭包参数的元组类型（如果闭包不带参数，则为 ()）。FnOnce 具有关联类型 Result，它是闭包的返回类型。 Fn 是 FnMut 的子特质，而 FnMut 是 FnOnce 的子特质，这意味着 Fn 和 FnMut 从 FnOnce 中“继承”了 Result。非盒式闭包会自动实现适用的特质。

语法糖形式

不带参数的闭包

fn foo<F: Fn() -> f32>(closure: F) -> i32 {
    0
}

闭包接受一个参数

fn foo<F: Fn(i32) -> f32>(closure: F) -> i32 {
    0
}

闭包接受两个参数

fn foo<F: Fn(i32, i32) -> f32>(closure: F) -> i32 {
    0
}

使用where子句

每个查询语句也可以使用where语法：

fn foo<F>(closure: F) -> i32
where
    F: Fn() -> f32,
{
    0
}

参见：

• `<T: Trait>`和`where T: Trait`有什么区别？

使用impl trait语法:

fn foo_impl(closure: impl Fn() -> f32) -> i32 {
    0
}

参见：

• 什么是 impl trait 参数和泛型函数参数之间的区别？
• 当作为函数参数类型或返回类型时，impl 是什么意思？
• 为什么把 impl Trait 作为参数可以称之为“通用”，作为返回值可以称之为“存在”？

展开版本

这种格式不稳定，每个示例都需要使用特性门限 #![feature(unboxed_closures)]。您也可以使用 where 或 impl trait 语法。

参见：

• 我如何为一种结构体实现 Fn trait，以支持不同类型的参数？

没有参数的闭包

fn foo<F: Fn<(), Output = f32>>(closure: F) -> i32 {
    0
}

闭包接受一个参数

fn foo<F: Fn<(i32,), Output = f32>>(closure: F) -> i32 {
    0
}

带有两个参数的闭包

fn foo<F: Fn<(i32, i32), Output = f32>>(closure: F) -> i32 {
    0
}

旧的“盒装”闭包

在这个问题被提出的时候，“盒装”闭包是存在的，但是它们在 Rust 1.0 发布之前被移除了。

这个 metabug跟踪了非盒装闭包的开发。

- Francis Gagné