亲宝软件园·资讯

展开

深入了解Rust中函数与闭包的使用

古明地觉 人气:0

闭包

Rust 的闭包由一个匿名函数加上外层的作用域组成,举个例子:

fn main() {
    let closure = |n: u32| -> u32 {
        n * 2
    };
    println!("n * 2 = {}", closure(12));
    // n * 2 = 24
}

闭包可以被保存在一个变量中,然后我们注意一下它的语法,参数定义、返回值定义都和普通函数一样,但闭包使用的是两个竖线。我们对比一下两者的区别:

// 普通函数定义
fn func1(a: u32, b: u32) -> String {
    // 函数体
}
/* 如果换成闭包的话,那么等价于
let func1 = |a: u32, b: u32| -> String {
    // 函数体
}
*/

所以两者在语法上没有什么本质的区别,但这个时候可能有人好奇了,我们能不能把闭包中的匿名函数换成普通函数呢?来试一下。

fn main() {
    let closure1 = |n: u32| -> u32 {
        n * 2
    };

    fn closure2(n: u32) -> u32 {
        n * 2
    }

    println!("n * 2 = {}", closure1(12));
    println!("n * 2 = {}", closure2(12));
    /*
    n * 2 = 24
    n * 2 = 24
    */
}

从表面上来看是可以的,但其实还存在问题,因为 closure2 只是一个在函数里定义的函数而已。而闭包除了要包含函数之外,还要包含函数所在的外层作用域,什么意思呢?我们举例说明:

你看到了什么?没错,在函数 closure2 内部无法使用外层作用域中的变量 a,因此它只是定义在 main 函数里的函数而已,而不是闭包,因为它不包含外层函数(main)的作用域。

而 Rust 提示我们使用 || { ... },那么 closure1 显然是闭包,因为它除了包含一个函数(匿名),还包含了外层作用域,我们将这个闭包赋值给了 closure1。

此外闭包还有一个重要的用途,就是在多线程编程时,可以将主线程的变量移动到子线程内部。

关于多线程后续会详细说,这里只是举个例子。

// 导入线程模块
use std::thread;

fn main() {
    let s = String::from("hello world");
    // 必须在 || 的前面加上 move
    // 它的含义就是将值从主线程移动到子线程
    let closure1 = move || {
        println!("{}", s);
    };
    // 开启一个子线程
    thread::spawn(closure1).join();
    /*
    hello world
    */
}

打印是发生在主线程当中的,而不是子线程,以上就是闭包相关的内容。

高阶函数

了解完闭包之后,再来看看高阶函数,在数学和计算机中,高阶函数是至少满足下列一个条件的函数:

在数学中它们也叫算子或者泛函,高阶函数是函数式编程中非常重要的一个概念。

先来看看如何定义一个接收函数作为参数的函数:

// calc 接收三个参数,返回一个 i32
// 参数一:接收两个 i32 返回一个 i32 的函数
// 参数二 和 参数三均是一个 i32
fn calc(method: fn(i32, i32) -> i32,
        a: i32, b: i32) -> i32 {
    method(a, b)
}

fn add(a: i32, b: i32) -> i32 {
    a + b
}
fn main() {
    println!("a + b = {}", calc(add, 12, 33));
    /*
    a + b = 45
    */

    // 也可以传递一个匿名函数,但它不能引用外层作用域的变量
    // 因为 calc 第一个参数接收的是函数,不是闭包
    let sub = |a: i32, b: i32| -> i32 {
        a - b
    };

    println!("a - b = {}", calc(sub, 12, 33));
    /*
    a - b = -21
    */
}

以函数作为参数,在类型声明中我们不需要写函数名以及参数名,只需要指明参数类型、数量和返回值类型即可。

然后再观察一下函数 calc 的定义,由于第一个参数 method 接收一个函数,所以它的定义特别的长,我们能不能简化一下呢?

// 相当于给类型起了一个别名
type Method = fn(i32, i32) -> i32;

fn calc(method: Method,
        a: i32, b: i32) -> i32 {
    method(a, b)
}

这种做法也是可以的。

看完了接收函数作为参数,再来看看如何将函数作为返回值。

type Method = fn(i32, i32) -> i32;

// 想要接收字符串的话
// 应该使用引用 &String 或切片 &str
// 当然我们前面说过,更推荐切片
fn calc(op: &str) -> Method {
    fn add(a: i32, b: i32) -> i32 {
        a + b
    }
    
    let sub = |a: i32, b: i32| -> i32 { a - b };

    // 使用 if else 也是可以的
    match op {
        "add" => add,
        "sub" => sub,
        // 内置的宏,会抛出一个错误,表示方法没有实现
        _ => unimplemented!(),
    }  // 注意:此处不可以加分号,因为要作为表达式返回
}

fn main() {
    let (a, b) = (11, 33);
    println!("a + b = {}", calc("add")(a, b));
    println!("a - b = {}", calc("sub")(a, b));
    /*
    a + b = 44
    a - b = -22
    */
}

以上就是高阶函数,还是很好理解的,和 Python 比较类似。你可以基于这个特性,实现一个装饰器,只是 Rust 里面没有 @ 这个语法糖罢了。这里我们简单地实现一下吧,加深一遍印象。

enum Result {
    Text(String),
    Func(fn() -> String),
}

fn index() -> String {
    String::from("欢迎来到古明地觉的编程教室")
}

fn login_required(username: &str, password: &str) -> Result {
    if !(username == "satori" && password == "123") {
        return Result::Text(String::from("请先登录"));
    } else {
        return Result::Func(index);
    }
}

fn main() {
    let res1 = login_required("xxx", "yyy");
    let res2 = login_required("satori", "123");
    // 如果后续还要使用 res1 和 res2,那么就使用引用
    // 也就是 [&res1, &res2]
    // 但这里我们不用了,所以是 [res1, res2],此时会转移所有权
    for item in [res1, res2] {
        match item {
            Result::Text(error) => println!("{}", error),
            Result::Func(index) => println!("{}", index()),
        }
    }
    /*
    请先登录
    欢迎来到古明地觉的编程教室
    */
}

是不是很有趣呢?这里再次看到了枚举类型的威力,我们有可能返回字符串,也有可能返回函数,那么应该怎么办呢?很简单,将它们放到枚举里面即可,这样它们都是枚举类型。至于到底是哪一个成员,再基于 match 分别处理即可。

还记得 match 吗?match 可以有任意多个分支,每一个分支都应该返回相同的类型,并且只有一个分支会执行成功,然后该分支的返回值会作为整个 match 表达式的返回值。

发散函数

最后再来看看发散函数,这个概念在其它语言里面应该很少听到。在 Rust 里面,发散函数永远不会返回,它的返回值被标记为 !,表示这是一个空类型。

// 发散函数的返回值类型是一个感叹号
// 它表示这个函数执行时会报错
fn foo() -> ! {
    panic!("这个函数执行时会报错")
}

fn main() {
    // 调用发散函数时,可以将其结果赋值给任意类型的变量
    let res1: u32 = foo();
    let res2: f64 = foo();
}

所以这个发散函数没啥卵用,你在实际开发中估计一辈子也用不上,因为它在执行的时候会 panic 掉。所以这段代码编译的时候是没有问题的,但执行时会触发 panic。既然执行时会报错,那么当然可以赋值给任意类型的变量。

因此当返回值类型为 ! 时,我们需要通过 panic 宏让函数在执行的过程中报错。但要注意的是,发散函数和不指定返回值的函数是不一样的,举个例子:

// 发散函数的返回值类型是一个感叹号
// 它表示这个函数执行时会报错
fn foo() -> ! {
    panic!("这个函数执行时会报错");
}

// 不指定返回值,默认返回 ()
// 所以以下等价于 fn bar() -> () {}
// 但很明显 bar 函数是有返回值的,会返回空元组
fn bar() {

}

总的来说发散函数没啥卵用,在工作中也不建议使用,只要知道有这么个东西就行。

加载全部内容

相关教程
猜你喜欢
用户评论