rust - 所有权，关闭，FnOnce : much confusion

Question

我有以下代码片段:

fn f<T: FnOnce() -> u32>(c: T) {
    println!("Hello {}", c());
}

fn main() {
    let mut x = 32;
    let g  = move || {
        x = 33;
        x
    };

    g(); // Error: cannot borrow as mutable. Doubt 1
    f(g); // Instead, this would work. Doubt 2
    println!("{}", x); // 32
}

疑问1

我什至无法运行我的闭包。

疑问2

... 但我可以根据需要多次调用该闭包，前提是我通过 f 调用它。有趣的是，如果我声明它 FnMut，我会得到与疑问 1 相同的错误。

疑问3

在 Fn、FnMut 和 FnOnce 特征定义中，self 指的是什么？那是闭包本身吗？还是环境？例如。来自文档:

pub trait FnMut<Args>: FnOnce<Args> {
    extern "rust-call" fn call_mut(&mut self, args: Args) -> Self::Output;
}

Answer 1

了解闭包的实际工作原理需要一些关于 Fn* trait 系列的基础知识。你有以下特点:

• FnOnce ，顾名思义，它只能运行一次。如果我们查看文档页面，我们会发现特征定义与您在问题中指定的几乎相同。但最重要的是以下内容:“call”函数采用 self，这意味着它使用实现 FnOnce 的对象，因此就像任何采用 a 的特征函数一样self 作为参数，它获取对象的所有权。
• FnMut ，它允许对捕获的变量进行突变，或者换句话说，它需要 &mut self。这意味着，当您进行 move 时 || {} 闭包，它会将您引用的任何在闭包范围之外的变量 move 到闭包的对象中。闭包的对象有一个不可命名的类型，这意味着它对每个闭包都是唯一的。这确实迫使用户采用闭包的某种可变版本，因此 &mut impl FnMut() -> () 或 mut x: impl FnMut() -> ()
• Fn ，这通常被认为是最灵活的。这允许用户采用实现特征的对象的不可变版本。此特征的“调用”函数的函数签名是这三个函数中最容易理解的，因为它只需要对闭包的引用，这意味着您在传递或调用它时无需担心所有权。

解决您个人的疑问:

• 疑问 1:如上所示，当您将某些内容 move 到闭包中时，该变量现在由闭包拥有。本质上，编译器生成的内容类似于以下伪代码:

struct g_Impl {
    x: usize
}
impl FnOnce() -> usize for g_Impl {
    fn call_once(mut self) -> usize {

    }
}
impl FnMut() -> usize for g_Impl {
    fn call_mut(&mut self) -> usize {
        //Here starts your actual code:
        self.x = 33;
        self.x
    }
}
//No impl Fn() -> usize.

默认情况下，它调用 FnMut() -> usize 实现。

• 疑问 2:这里发生的是 closures are Copy只要他们捕获的每个变量都是Copy，意味着生成的闭包将被复制到f中，这样f就结束了获取它的 Copy。当您将 f 的定义更改为采用 FnMut 时，您会收到错误，因为您面临着与怀疑 1 类似的情况:您正在尝试调用一个函数当您将参数声明为 c: T 而不是 mut c: T 或 c: &mut 时，接收到 &mut self T，在 FnMut 的眼中，两者都符合 &mut self 的条件。
• 最后，疑惑3，self参数是闭包本身，它已经捕获或 move 一些变量到自身，所以它现在拥有它们。