使用`move`关键字创建闭包时，如何创建一个FnMut闭包？

Question

直到此刻，我认为move |...| {...}会将变量移动到闭包内部，并且闭包只会实现FnOnce，因为你只能移动变量一次。但令我惊讶的是，我发现以下代码也能工作：

extern crate futures;

use futures::stream;
use futures::stream::{Stream, StreamExt};
use std::rc::Rc;

#[derive(Debug)]
struct Foo(i32);

fn bar(r: Rc<Foo>) -> Box<Stream<Item = (), Error = ()> + 'static> {
    Box::new(stream::repeat::<_, ()>(()).map(move |_| {
        println!("{:?}", r);
    }))
}

fn main() {
    let r = Rc::new(Foo(0));
    let _ = bar(r);
}

尽管 "map" 函数具有以下签名：

fn map<U, F>(self, f: F) -> Map<Self, F>
where
    F: FnMut(Self::Item) -> U, 

对我来说，使用 move 关键字创建的 FnMut 闭包甚至具有 'static 生命周期，这让我感到惊讶。我在哪里可以找到关于 move 的详细信息？或者它实际上是如何工作的？

- AlexeyKarasev

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相关书籍章节：https://doc.rust-lang.org/stable/book/second-edition/ch13-01-closures.html#capturing-the-environment-with-closures 和 https://doc.rust-lang.org/stable/book/second-edition/ch16-01-threads.html#using-move-closures-with-threads - E net4

这里的重要区别在于move会导致变量在闭包创建时被“移动”到闭包内部，这不会阻止闭包被调用多次。如果闭包代码从捕获的变量中移出任何值，即使用这些值，闭包将变为FnOnce类型。只有当变量首先被移入闭包时，你才能将其值移出捕获的变量，但仅仅将值移入闭包本身并不会使闭包成为FnOnce类型。 - Sven Marnach

Answer 1

是的，这一点相当令人困惑，我认为 Rust 书籍的措辞有所贡献。在我阅读完后，我和你一样认为：一个 move 闭包必须是 FnOnce，而一个非 move 闭包则是 FnMut（也可能是Fn）。但实际情况有点相反。

闭包可以捕获创建它的范围内的值。move 控制这些值进入闭包的方式：移动或通过引用。但是它们被捕获后如何使用才决定了闭包是不是 FnMut。

如果闭包体消耗了任何捕获的值，则闭包只能是 FnOnce。在闭包第一次运行并消耗该值之后，它就不能再次运行了。

正如您提到的，您可以通过调用 drop 或其他方式在闭包内部消耗值，但最常见的情况是从闭包中返回它，这将使其从闭包中移出。以下是最简单的示例：

let s = String::from("hello world");
let my_fnonce = move || { s };

如果闭包的主体未使用其任何捕获项，则无论它是否是move，它都是FnMut。如果它还不会修改其任何捕获项，则它也是Fn; 任何一个Fn闭包也是FnMut。这里有一个简单的例子，虽然不是很好。

let s = "hello world";
let my_fn = move || { s.len() }

概述

move 修饰符控制在闭包被创建时捕获变量的移动方式进入闭包。而 FnMut 成员资格取决于当闭包执行时捕获变量的移动方式离开闭包（或以其他方式被消耗）。

- Dan Hulme

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这是一个更加完整的答案。我将不得不把它包括在“已采取文件”中（https://github.com/vitiral/taken/issues/1）。 - vitiral

Answer 2

在此之前，我一直认为move |...| {...}会移动闭包内的变量，而闭包只会实现FnOnce，因为你只能移动变量一次。

变量在闭包创建时就被移动了，而不是在调用时。由于你只创建了一个闭包，所以移动只会发生一次 - 不管map调用函数多少次。

- sepp2k

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我明白，但是这个主题仍然让我感到很困惑。例如，在TRPL中：FnOnce会消耗它从封闭作用域中捕获的变量，也就是闭包的环境。为了消耗这些捕获的变量，闭包必须拥有这些变量的所有权，并在定义时将它们移动到闭包中。名称中的Once部分表示闭包不能多次拥有相同变量的所有权，因此它只能被调用一次。 - AlexeyKarasev

另一个来源：http://huonw.github.io/blog/2015/05/finding-closure-in-rust/：同样地，如果闭包是 || drop(v); ——也就是说，移动 v 的所有权——那么实现 Fn 或 FnMut 都是非法的。但是这段代码完全可以运行： let r = Some(1); let c: Box<Fn()> = Box::new(move || { drop(r); }); c(); c(); - AlexeyKarasev

@AlexeyKarasev 关于你的第一个评论，这与答案完全一致 - 也请看一下我在问题上的评论。关于你的第二个评论，你给出的例子有点误导，因为 Option<i32> 实现了 Copy 特性，所以它实际上并没有被 drop() 消耗掉。如果你尝试使用不是 Copy 的东西，你将会看到那段代码出错。 - Sven Marnach

哦，我明白了，看起来我的措辞理解有问题。所以在TRPL中，通过consume他们的意思是如果let Some(x) = r在闭包内部。如果将某些东西移动到闭包内部（例如在这种情况下的r），则称之为捕获。因此，基本上FnOnce的意思是，你正在销毁环境，这就是为什么你只能调用它一次（下一次调用将没有相同的环境）。另一方面，Move处理对堆栈的引用，因此更像是生命周期问题。 - AlexeyKarasev