13-函数式语言特性：迭代器与闭包

精要笔记 · 基于 TRPL 简体中文 第13章

函数式语言特性：迭代器与闭包

本章核心：闭包（存变量、捕获环境）+ 迭代器（惰性序列处理）。

闭包

捕获环境

• 闭包 = 匿名函数，可捕获定义处作用域的值。
• 典型：Option::unwrap_or_else(|| self.most_stocked()) — 闭包捕获 self 不可变引用，标准库无需了解你的类型。

推断和注解闭包类型

• 闭包通常不需显式参数/返回类型注解（编译器推断）。
• 首次调用后类型锁定；混用不同类型会编译错误。
• 语法对比：

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fn  add_one_v1   (x: u32) -> u32 { x + 1 }
let add_one_v2 = |x: u32| -> u32 { x + 1 };
let add_one_v3 = |x|             { x + 1 };
let add_one_v4 = |x|               x + 1  ;

• 单表达式可省略 {}；调用后才推断类型（类似 Vec::new() 需后续赋值推断）。

捕获引用或移动所有权

• move 闭包：即使只需不可变引用，也强制取得所有权（线程安全需要）。

将捕获的值移出闭包

三个 Fn trait（决定闭包可被如何使用）：

• unwrap_or_else 约束 FnOnce() — 最多调用一次。
• sort_by_key 约束 FnMut — 对每个元素调用一次。
• 不需捕获环境时，可传函数名（如 Vec::new）代替闭包。

使用迭代器处理元素序列

Iterator trait 和 next 方法

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pub trait Iterator {
    type Item;
    fn next(&mut self) -> Option<Self::Item>;
}

• 迭代器惰性：创建时不执行，消费时才工作。
• 三种创建方式：iter()（&T）、iter_mut()（&mut T）、into_iter()（所有权）。
• 直接调用 next 需 mut；for 循环自动获取所有权并变 mut。

消费适配器

• 消费适配器：获取迭代器所有权并耗尽它（如 sum、collect）。
• sum 后不能再使用迭代器。

产生其他迭代器的方法

• 迭代器适配器：返回新迭代器，不消耗原迭代器（如 map、filter）。
• 适配器也是惰性的 — 必须调用消费适配器（如 collect）才执行。

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let v1: Vec<i32> = vec![1, 2, 3];
let v2: Vec<_> = v1.iter().map(|x| x + 1).collect();

使用捕获其环境的闭包

• filter(|s| s.size == shoe_size) — 闭包捕获环境中的变量。

改进 I/O 项目

使用迭代器消除 clone

• Config::build 改为接收 impl Iterator<Item = String>，用 next() 取代索引 + clone。
• env::args() 直接传入，用 move 取得所有权。

使用迭代器适配器简化代码

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pub fn search<'a>(query: &str, contents: &'a str) -> Vec<&'a str> {
    contents
        .lines()
        .filter(|line| line.contains(query))
        .collect()
}

• 无中间可变 results vector；更易并行化。

在循环和迭代器之间选择

• Rust 社区倾向迭代器风格 — 关注高层意图，抽象掉样板代码。
• 性能见下一节。

性能：循环 VS 迭代器

• 基准测试：for 循环 vs 迭代器版本性能相近。
• 迭代器是 Rust 零成本抽象之一 — 编译结果与手写底层代码大致相同。
• 循环展开、边界检查消除等优化同样生效。

总结

闭包 + 迭代器 = 高层表达 + 低层性能。放心使用，无运行时开销。