parameters - Rust 标准库闭包参数 : run time or compile time?

Question

我正在浏览 Rust标准库。令我震惊的是，当闭包作为参数传递给函数时，它是在运行时传递的。例如来自 Iterator trait :

fn filter<'r>(self, predicate: 'r |&A| -> bool) -> Filter<'r, A, Self>

这里的'predicate'不是泛型参数，而是一个普通的运行时参数。但这是否意味着编译器不能内联对“predicate”的调用？这是故意的设计选择[例如避免代码膨胀]还是 Rust 语言没有提供在编译时传递闭包的方法？

Answer 1

你是正确的，闭包目前是有效的特征对象，也就是说，它们存储了一个指向它们实际代码的函数指针(类似于 C++ 中的 std::function)。

这被认为是不充分的，并且不是最终的设计，实际上当前的工作正在 "unboxed closures" 上进行，它通过使 Rust 的闭包像 C++11 的闭包一样解决这个问题，其中每个闭包都有一个实现适当的唯一类型使其可调用的方法。 (当前的 Rust 提案包含 3 个完全灵活的特征(Fn、FnMut 和 FnOnce)，请参阅上面的 RFC 链接了解更多详情)。

在那之后，filter 可能看起来像

fn filter<'r, F: FnMut<(&A,), bool)>(self, predicate: F) -> Filter<A, Self, F>

(可能有糖分，所以绑定(bind)可以写成 F: |&A| -> bool ，甚至可以写成 more sugar ，这样就可以直接写出类似 predicate: impl |&A| -> bool 的东西，而无需额外的类型参数(尽管这不适用于 .filter ，因为它需要将类型参数传递给返回类型)。)

在这个方案下，通过与 trait 对象工作的完全相同的机制，仍然可以有一个被删除的函数类型(例如停止代码膨胀，或者在某些数据结构中存储许多不同的闭包)，编写类似predicate: &mut FnMut<(&A,), bool> ，但这些不会在迭代器适配器中使用。

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另外，现在 LLVM 可能内联动态闭包，但这绝对不像静态分发的未装箱闭包那样容易或保证，例如

fn main() {
    for _ in range(0, 100).filter(|&x| x % 3 == 0) {
        std::io::println("tick") // stop the loop being optimised away
    }
}

编译为以下优化的 LLVM IR(通过 rustc --emit=ir -O ):

; Function Attrs: uwtable
define internal void @_ZN4main20h9f09eab975334327eaa4v0.0E() unnamed_addr #0 {
entry-block:
  %0 = alloca %str_slice, align 8
  %1 = getelementptr inbounds %str_slice* %0, i64 0, i32 0
  %2 = getelementptr inbounds %str_slice* %0, i64 0, i32 1
  br label %match_else.i

match_else.i:                                     ; preds = %loop_body.i.backedge, %entry-block
  %.sroa.012.0.load1624 = phi i64 [ 0, %entry-block ], [ %3, %loop_body.i.backedge ]
  %3 = add i64 %.sroa.012.0.load1624, 1
  %4 = srem i64 %.sroa.012.0.load1624, 3
  %5 = icmp eq i64 %4, 0
  br i1 %5, label %match_else, label %loop_body.i.backedge

match_else:                                       ; preds = %match_else.i
  store i8* getelementptr inbounds ([4 x i8]* @str1233, i64 0, i64 0), i8** %1, align 8
  store i64 4, i64* %2, align 8
  call void @_ZN2io5stdio7println20h44016c4e880db7991uk11v0.11.0.preE(%str_slice* noalias nocapture nonnull %0)
  br label %loop_body.i.backedge

loop_body.i.backedge:                             ; preds = %match_else, %match_else.i
  %exitcond = icmp eq i64 %3, 100
  br i1 %exitcond, label %join4, label %match_else.i

join4:                                            ; preds = %loop_body.i.backedge
  ret void
}

特别是，过滤器调用是完全内联的:它都在 match_else.i: block 中，您可以看到 %4 = srem i64 ..., 3 调用是 % 3 代码段，而 icmp eq i64 %4, 0 是 == 0 位。