{"id":47,"title":"Rust中的fn与Fn","abstraction":"Rust语言可以按照函数式编码风格进行编程，且提供了大量函数式编程的语法支持。这里我们来理解一下fn以及Fn。","content":"

Rust语言可以按照函数式编码风格进行编程，且提供了大量函数式编程的语法支持。这里我们来理解一下fn以及Fn。

fn代表函数指针

fn代表一个函数指针，它是Rust中的一种类型。先看看它的样子：

// double不是函数指针，而是函数项(Function Item)\nfn double(x: i32) -> i32 {\n    x * 2\n}\n\n// f是一个函数指针类型的变量\nlet f: fn(i32) -> i32 = double;\n\n// 函数指针可以像普通函数一样调用\nprintln!(\"{}\", f(4)); // 8

这里有一点细微的差别，一个函数的定义（例如上面的double）不是函数指针，而是fn item，它也代表一种类型，但是不占用任何内存空间。而函数指针需要占用一个usize的内存空间，用于存储地址。

Fn是一种特征/trait

打开Fn的文档描述，可以看到Fn就是一个trait。

pub trait Fn<Args>: FnMut<Args>\nwhere\n    Args: Tuple,\n{\n    // Required method\n    extern \"rust-call\" fn call(&self, args: Args) -> Self::Output;\n}

它有以下特点：

它不会修改状态，即上面的self参数没有mut修饰；所以意味着它可以被多次调用；
对于一个闭包，如果它只捕获上下文中的immutable引用，则编译器自动认为它实现了Fn特征；
特征trait在Rust中是一种类型约束说明，当我们希望像变量一样操作函数时，就可以用Fn来约束变量。

下面是一个使用Fn来描述参数的例子：

fn call_with_one<F>(func: F) -> usize\n    where F: Fn(usize) -> usize {\n    func(1)\n}\n\nlet double = |x| x * 2;\nassert_eq!(call_with_one(double), 2);

这里尤其要注意Fn(usize) -> usize和fn(usize) -> usize两种写法虽然只有一个大小写字母的差别，却代表截然不同的概念。

FnMut与FnOnce

理解了Fn，理解FnMut和FnOnce就很容易了。

FnMut：如果一个闭包使用了mutable引用，会修改状态，则编译器认为它自动实现了FnMut特征；FnMut可以被多次调用，且会修改状态。
FnOnce：如果一个闭包直接move走了一些变量，意味着闭包内部拥有了这些变量，则编译器认为它自动实现了FnOnce特征；FnOnce只能被调用一次。

函数项默认实现了Fn

在上面第一段代码中，我们定义了double函数项，并且注释了double不是函数指针。

// double不是函数指针，而是函数项(Function Item)\nfn double(x: i32) -> i32 {\n    x * 2\n}

但是，在需要的时候，Rust可以将函数项转换为函数指针，而函数指针默认实现了Fn、FnMut和FnOnce三个特征。这意味着，在需要Fn、FnMut和FnOnce三种特征参数时，我们可以直接传入函数项，也就是我们定义好的函数名称。

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