闭包 Closures

闭包是可以作为参数传递的、比较短的、可以捕获上下文环境（变量）的一段代码。

闭包的自动捕获机制

• 通过三种方式捕获变量：不可变借用、可变借用和获取所有权。
• 借用优先：若闭包函数体内的代码，只需借用即可实现功能，那就不会移动变量（转移所有权）

闭包借用

• 借用行为是发生在闭包声明之后、执行完毕之前，也就是声明后即被借用，在执行完毕之前都无法修改被捕获的值。
• 若闭包函数体内无需可变借用，则自动捕获不可变借用
• 若被捕获类型实现了copy trait，则隐式复制后再使用副本的引用（仅捕获不可变借用时）

闭包转移所有权

• 使用move关键字可强制转移所有权

• 捕获实现了copy trait的类型时，闭包捕获的是其副本（即自己复制一份拿去用，不影响原变量的使用）

闭包分类

上文提过闭包的三种捕获方式，据此将闭包分为三类，准确说是三种拥有以下不同trait组合实现的闭包：

• Fn：表示捕获方式为通过引用（&T）的闭包。既不将捕获的值移出闭包体，也不修改捕获值的闭包。不从环境中捕获任何值的闭包也属于此类。这类闭包无论调用多少次都不会改变环境，常用于多次并发调用闭包的场景。
• FnMut：表示捕获方式为通过可变引用（&mut T）的闭包。它不会将捕获的值移出闭包体，也可能会修改捕获的值。不过这类闭包也可以被调用多次。
• FnOnce：表示捕获方式为通过值（T）的闭包，也就是通过所有权转移的方式。
  • 之所以有FnOnce 这个名字，是因为闭包在消耗掉变量的所有权之后，就没办法再次被调用了。

// 该函数将闭包作为参数并调用它。
fn apply<F>(f: F) where
    // 闭包没有输入值和返回值。
    F: FnOnce() {
    // ^ 试一试：将 `FnOnce` 换成 `Fn` 或 `FnMut`。

    f();
}

// 输入闭包，返回一个 `i32` 整型的函数。
fn apply_to_3<F>(f: F) -> i32 where
    // 闭包处理一个 `i32` 整型并返回一个 `i32` 整型。
    F: Fn(i32) -> i32 {

    f(3)
}

fn main() {
    use std::mem;

    let greeting = "hello";
    // 不可复制的类型。
    // `to_owned` 从借用的数据创建有所有权的数据。
    let mut farewell = "goodbye".to_owned();
    // 捕获 2 个变量：通过引用捕获 `greeting`，通过值捕获 `farewell`。
    let diary = || {
        // `greeting` 通过引用捕获，故需要闭包是 `Fn`。
        println!("I said {}.", greeting);

        // 下文改变了 `farewell` ，因而要求闭包通过可变引用来捕获它。
        // 现在需要 `FnMut`。
        farewell.push_str("!!!");
        println!("Then I screamed {}.", farewell);
        println!("Now I can sleep. zzzzz");

        // 手动调用 drop 又要求闭包通过值（所有权转移）获取 `farewell`。
        // 现在需要 `FnOnce`。
        mem::drop(farewell);
    };

    // 以闭包作为参数，调用函数 `apply`。
    apply(diary);

    // 闭包 `double` 满足 `apply_to_3` 的 trait 约束。
    let double = |x| 2 * x;

    println!("3 doubled: {}", apply_to_3(double));
}