高阶函数
高阶函数与普通函数的不同在于,它可以使用一个或多个函数作为参数,可以将函数作为返回值。rust的函数是first class type,所以支持高阶函数。而,由于rust是一个强类型的语言,如果要将函数作为参数或返回值,首先需要搞明白函数的类型。下面先说函数的类型,再说函数作为参数和返回值。
函数类型
前面说过,关键字fn
可以用来定义函数。除此以外,它还用来构造函数类型。与函数定义主要的不同是,构造函数类型不需要函数名、参数名和函数体。在Rust Reference中的描述如下:
The function type constructor fn forms new function types. A function type consists of a possibly-empty set of function-type modifiers (such as unsafe or extern), a sequence of input types and an output type.
来看一个简单例子:
fn inc(n: i32) -> i32 {//函数定义
n + 1
}
type IncType = fn(i32) -> i32;//函数类型
fn main() {
let func: IncType = inc;
println!("3 + 1 = {}", func(3));
}
上例首先使用fn
定义了inc
函数,它有一个i32
类型参数,返回i32
类型的值。然后再用fn
定义了一个函数类型,这个函数类型有i32类型的参数和i32类型的返回值,并用type
关键字定义了它的别名IncType
。在main
函数中定义了一个变量func
,其类型就为IncType
,并赋值为inc
,然后在pirntln
宏中调用:func(3)
。可以看到,inc
函数的类型其实就是IncType
。
这里有一个问题,我们将inc
赋值给了func
,而不是&inc
,这样是将inc
函数的拥有权转给了func
吗,赋值后还可以以inc()
形式调用inc
函数吗?先来看一个例子:
fn main() {
let func: IncType = inc;
println!("3 + 1 = {}", func(3));
println!("3 + 1 = {}", inc(3));
}
type IncType = fn(i32) -> i32;
fn inc(n: i32) -> i32 {
n + 1
}
我们将上例保存在rs源文件中,再用rustc编译,发现并没有报错,并且运行也得到我们想要的结果:
3 + 1 = 4
3 + 1 = 4
这说明,赋值时,inc
函数的所有权并没有被转移到func
变量上,而是更像不可变引用。在rust中,函数的所有权是不能转移的,我们给函数类型的变量赋值时,赋给的一般是函数的指针,所以rust中的函数类型,就像是C/C++中的函数指针,当然,rust的函数类型更安全。可见,rust的函数类型,其实应该是属于指针类型(Pointer Type)。rust的Pointer Type有两种,一种为引用(Reference&
),另一种为原始指针(Raw pointer *
),详细内容请看Rust Reference 8.18 Pointer Types。而rust的函数类型应是引用类型,因为它是安全的,而原始指针则是不安全的,要使用原始指针,必须使用unsafe
关键字声明。
函数作为参数
函数作为参数,其声明与普通参数一样。看下例:
fn main() {
println!("3 + 1 = {}", process(3, inc));
println!("3 - 1 = {}", process(3, dec));
}
fn inc(n: i32) -> i32 {
n + 1
}
fn dec(n: i32) -> i32 {
n - 1
}
fn process(n: i32, func: fn(i32) -> i32) -> i32 {
func(n)
}
例子中,process
就是一个高阶函数,它有两个参数,一个类型为i32
的n
,另一个类型为fn(i32)->i32
的函数func
,返回一个i32
类型的参数;它在函数体内以n
作为参数调用func
函数,返回func
函数的返回值。运行可以得到以下结果:
3 + 1 = 4
3 - 1 = 2
不过,这不是函数作为参数的唯一声明方法,使用泛型函数配合特质(trait
)也是可以的,因为rust的函数都会实现一个trait
:FnOnce
、Fn
或FnMut
。将上例中的process
函数定义换成以下形式是等价的:
fn process<F>(n: i32, func: F) -> i32
where F: Fn(i32) -> i32 {
func(n)
}
函数作为返回值
函数作为返回值,其声明与普通函数的返回值类型声明一样。看例子:
fn main() {
let a = [1,2,3,4,5,6,7];
let mut b = Vec::<i32>::new();
for i in &a {
b.push(get_func(*i)(*i));
}
println!("{:?}", b);
}
fn get_func(n: i32) -> fn(i32) -> i32 {
fn inc(n: i32) -> i32 {
n + 1
}
fn dec(n: i32) -> i32 {
n - 1
}
if n % 2 == 0 {
inc
} else {
dec
}
}
例子中的高阶函数为get_func
,它接收一个i32类型的参数,返回一个类型为fn(i32) -> i32
的函数,若传入的参数为偶数,返回inc
,否则返回dec
。这里需要注意的是,inc
函数和dec
函数都定义在get_func
内。在函数内定义函数在很多其他语言中是不支持的,不过rust支持,这也是rust灵活和强大的一个体现。不过,在函数中定义的函数,不能包含函数中(环境中)的变量,若要包含,应该闭包(详看13章 闭包)。
所以下例:
fn main() {
let f = get_func();
println!("{}", f(3));
}
fn get_func() -> fn(i32)->i32 {
let a = 1;
fn inc(n:i32) -> i32 {
n + a
}
inc
}
使用rustc编译,会出现如下错误: