{"id":49,"title":"Rust中的函数指针与函数项","abstraction":"在Rust语言编程中，理解function pointer和function item两个概念的差别，对于编写高阶函数十分重要。","content":"

在Rust语言编程中，理解function pointer和function item两个概念的差别，对于编写高阶函数十分重要。

函数指针 Function Pointer

函数指针类似于C语言中的函数指针，它是一个指向函数的变量。函数指针通过以下方式创建：

将函数名称转换为函数指针；
将不捕获变量的匿名函数转换为函数指针；

两种方式的示例如下：

fn add_one(x: usize) -> usize {\n    x + 1\n}\n\n// ptr将函数项转换为函数指针\nlet ptr: fn(usize) -> usize = add_one;\n\n// clos将匿名函数转换为函数指针\nlet clos: fn(usize) -> usize = |x| x + 5;

函数项 Function Item

在上面代码的例子中，我们定义了两个函数指针，但是仔细观察add_one函数的定义，add_one是什么类型呢？

在Rust中，一个函数被定义好以后，编译器生成了一个特殊的类型：函数项类型，即Function Item。这个类型仅供编译器内部识别使用，每一个函数定义都是唯一的类型，且该类型大小为零（Zero Sized Type）。

fn add_one_1(x: usize) -> usize {\n    x + 1\n}\n\nfn add_one_2(x: usize) -> usize {\n    x + 1\n}

上面的例子中，两个函数的签名完全相同，但是对编译器来讲，add_one_1和add_one_2却是两个完全不同的类型。

当我们将一个函数名称直接赋值给另一个变量时，该变量也会是Function Item类型。Function Item可以用于调用函数（call），且不需要使用动态分配机制，调用效率高。但是如果我们要求该变量是函数指针类型，即通过类型修饰声明类型，则Function Item将会被转换为Function Pointer。

fn bar(x: i32) {}\n\n// not_bar_ptr不是函数指针，只是函数项Function Item\nlet not_bar_ptr = bar; \n\n// Function Item的类型大小为0\nassert_eq!(size_of_val(&not_bar_ptr), 0);\n\n// bar_ptr是一个函数指针，它由bar类型转换而来\nlet bar_ptr: fn(i32) = not_bar_ptr; \n\n// bar_ptr本质上是个指针，所以它有大小\nassert_eq!(size_of_val(&bar_ptr), size_of::<usize>());

异步函数项async fn item

除了正常的函数声明，我们经常需要使用一种特殊的函数声明，即异步函数。例如：

async fn just_one() -> i32 {\n  1\n}

与上面讲得一样，它也是一种function item，即函数项。与普通函数项不同的是，编译器会将它转换为另一种形式的函数签名：

fn just_one() -> impl Future<Output = i32> {\n  async move { 1 }\n}

注意转换后的函数没有async关键字，返回值的类型增加了一层封装。同样地，如果我们定义了两个async fn函数，即使函数签名一模一样，对编译器来讲两个函数项的类型也不是一样的。

函数作为参数

在高阶函数场景中，有时我们希望将函数作为参数进行传递。根据上面的定义差别，我们可以将Function Item作为函数的参数进行传递，但是实际上内部发生了类型的转换。

fn main() {\n    fn add_one(x: i32) -> i32 {\n        x + 1\n    }\n    \n    fn repeat(op: fn(x: i32) -> i32, initial: i32, repetion: i32) -> i32 {\n        let mut result = initial;\n        \n        for i in 0..repetion {\n            result = op(result);\n        }\n        \n        result\n    }\n\n    // 这里发生了类型转换，add_one是Function Item，本转换为了Function Pointer\n    let result = repeat(add_one, 0, 10);\n    assert_eq!(result, 10);\n}

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