Rust 学习笔记 18：闭包与迭代器 (Closures & Iterators)

“Functional programming is like backwards coding, everything is immutable and stateless… wait, Rust allows mutability?”

Rust 不仅仅是系统编程语言，它还拥有强大的函数式编程特性。其中最核心的两个就是：闭包和迭代器。

1. 闭包 (Closures)

闭包就是可以捕获其环境的匿名函数。 在 Go 中，我们经常写 func() { variableInOuterScope = 1 }。Rust 的闭包语法有点像 Ruby 的管道符 | |。

1let x = 4;
2let equal_to_x = |z| z == x; // 捕获了 x
3let y = 4;
4assert!(equal_to_x(y));

类型推断： 闭包不需要像函数那样强制标注参数和返回值类型，编译器会自动推断。

捕获方式： 闭包可以通过三种方式捕获环境，对应三个 Trait：

  1. FnOnce：获取捕获变量的所有权（Move）。闭包只能被调用一次。
  2. FnMut：获取可变借用。可以修改环境。
  3. Fn：获取不可变借用。

2. 迭代器 (Iterators)

迭代器模式允许你对一个序列进行遍历。 在 Rust 中，迭代器是惰性 (Lazy) 的。如果你不调用 collect() 或 sum() 等消耗方法，迭代器本身什么都不做。

1let v1 = vec![1, 2, 3];
2let v1_iter = v1.iter(); // 此时还没开始遍历
3
4for val in v1_iter { // 这里才开始消耗
5    println!("Got: {}", val);
6}

Iterator Adaptors (适配器)： 你可以链式调用多个方法来处理数据，这非常像 Java Stream API 或 JS 数组方法。

1let v2: Vec<_> = v1.iter().map(|x| x + 1).collect();

map 是一个适配器，它生成一个新的迭代器。collect 是一个消费者，它触发真正的计算。

3. 性能：零成本抽象

你可能会担心：用了这么多高阶函数和抽象，性能会不会很差？ 完全不会。 Rust 的迭代器和闭包经过了极度优化。编译器会通过单态化和激进的内联，将这些高阶代码编译成和手写 for 循环（甚至汇编）一样高效的机器码。 事实上，在 Rust 中，迭代器往往比手动写的循环更快，因为它消除了边界检查 (Bounds Check)。

4. 小结

第十八篇笔记。

  • 闭包 是能捕获环境的函数。
  • 迭代器 提供了声明式处理序列的能力。
  • 它们结合在一起，赋予了 Rust 强大的表达力，同时保持了底层的运行效率。

下一篇，我们将探讨 Rust 最独特的概念之一 —— 智能指针 (Smart Pointers)。如果你学过 C++，你会感到似曾相识；如果你只学过 Go/Java，这将为你打开新世界的大门。

练习题：

  1. 尝试使用迭代器及 filter, map 方法，求出 1 到 100 之间所有能被 3 整除的数的平方和。
  2. 实现一个自定义迭代器（为你的结构体实现 Iterator Trait）。

思考题：

Go 语言的闭包捕获变量时，默认是引用捕获。Rust 提供了 move 关键字强制转移所有权 (move || ...)。这种显式控制所有权的机制在并发编程中有什么优势？

本文代码示例：

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