rust - 如何理解这个返回另一个函数的Rust函数？

Question

关于Rust的reading时，我遇到了一个示例函数，该函数接受一个数字并返回一个将该数字添加到另一个数字的函数。

fn higher_order_fn_return<'a>(step_value: &'a i32) -> Box<Fn(i32) -> i32 + 'a> {
    Box::new(move |x: i32| x + step_value)
}

这里有太多针对Rust的机制，我无法理解。我敢肯定，其中一些与生命周期管理有关，但是我必须以这种方式编写它的原因使我难以理解。几个问题:

为什么将step_value作为引用传递？

为什么将返回的函数装箱？

如何解释写函数类型的非常规方式(如Fn(i32) -> i32 + 'a)？

为什么将'a编写为泛型(<'a>)，但在返回类型(+ 'a)中“添加”呢？

move的含义是什么，在这里被移动了什么？

Answer 1

禁止提出一个以上的问题，但是由于所有这些都属于“这段代码的含义”，因此我不会提示。同样，它确实将相当多的怪异现象压缩成一个相对较小的，不是非常不寻常的片段。

Why is step_value passed in as a reference?

不知道。就是这样它可以按值传递，而不会显着改变代码的语义。但这是通过引用传递的，这也是所有其他与生命相关的问题的原因。

Why is the function being returned boxed?

它没有返回函数。函数由 fn定义。它正在返回一个关闭。这里的问题是，由于性能原因，每个闭包实际上都是匿名类型(有时称为“Voldemort类型”)的实例。匿名类型是一个问题，因为您无法命名它们，但必须命名返回类型。

解决此问题的方法是返回一个特征对象。在这种情况下，它将返回 Fn。还有 FnMut和 FnOnce。它返回装箱，因为裸特征对象无法按值传递，因此特征对象始终必须位于某种指针之后(例如 Box， &， Rc等)。

它们不能按值传递，因为编译器无法计算出它的大小，这使得将它们移动几乎是不可能的。之后，逻辑逻辑直接转移到“编译器的实现方式”领域，此处超出了范围。

How to interpret the unconventional way to write a function type (as Fn(i32) -> i32 + 'a) ?

没有什么非常规的。无论如何，这并不适用于Rust，而且因为它是在Rust中使用的，所以其他语言的用法也无关紧要。

让我们暂时忽略 + 'a，因为实际上这是另外一回事。 Fn(i32) -> i32是重要的部分。 Rust中的每个“可调用”事物都实现 Fn， FnMut和 FnOnce特性中的一个或多个，这就是Rust表示能够调用某些东西的想法。括号内的内容是参数， ->之后的内容是返回类型，就像函数一样。

您可以在问题 "When does a closure implement Fn, FnMut and FnOnce?"中了解有关这些特征的更多信息。

Why is 'a written as a generic (<'a>) but "added" in the return type (+ 'a) ?

首先，因为生存期是类型系统的一部分。因此，它们进入通用参数列表( <...>内的东西)。

其次，因为编译器必须了解 Box内的特征对象将对有效期多长时间。如果您有 Box<SomeTrait>，则允许编译器让该值存在多长时间？通常，该信息将是类型的一部分，但是如果您使用的是特征，则编译器将不知道所使用的是哪种类型。请记住，您可以在 Box<SomeTrait>实现 Box<T>的任何 T中制作一个 SomeTrait。

在这种情况下，闭包将保留 step_value借用，这意味着它不能超过该借用的生存期(即 'a)。但是，如果类型只是 Box<Fn(i32) -> i32>，则编译器将没有该信息。因此，可以使用语法来指定，无论隐藏在trait对象后面的类型是什么，它都不能超过给定的生存期。

这就是 + 'a所说的:“这是一个实现 Fn(i32) -> i32特性的带框值，它不能超过 'a的生命周期”。

What is the meaning of the move and what is being moved here?

通常，编译器会尝试猜测要使闭包工作所需执行的操作，但并非总能正确完成。在可能的情况下，它会尝试借由闭包捕获的内容。因此，当您在闭包内部使用 step_value时，编译器通常只会借用它。

除非您要从函数中返回闭包，否则这不是问题。这种自动借用只会持续到函数的整个生命周期，而生命周期还不够长。要解决此问题，您无需将 step_value借用，而是可以将其移动到闭包中。

您可能想知道的额外奖励。

If you don't write the + 'a in Box<Trait + 'a>, what would normally happen?

实际上，编译器在这里具有试探性。默认情况下，每个特征对象都有一个附加的生存期。它是从包装它的指针继承的。因此， &'a Trait实际上是 &'a (Trait + 'a)。 Box没有自己的生命周期参数，因此它会获得 'static(即 Box<Trait>是 Box<Trait + 'static>)，这意味着默认情况下，装箱的特征对象不能包含任何非 'static借位。