将 C++ std::function 存储在向量中的 Rust 等价物是什么？

Question

这是我想要实现的 C++ 等价物：

std::vector<std::function<int(int)>> funcs;
funcs.emplace_back([](int n) -> int { return n + 1; });
int result = funcs[0](33);

如何用 Rust 编写上面的代码？

Answer 1

如果您不打算将函数移动到任何特定位置，您可以让类型推断在代码块中为您完成工作，并从字面上定义您的闭包，就像它是一个普通变量一样（实际上，它是 - 它实现Fn 或FnMut)：

let my_lambda = |n| n+1;
println!("{}", my_lambda(33));

Playground

如果您打算将此 lambda 移出堆栈，则需要将其装箱：

let my_lambda: Box<dyn Fn(u32) -> u32> = Box::new(|n| n + 1);
println!("{}", my_lambda(33));

Playground

这里的原理保持不变，唯一真正的区别是 lambda 现在在堆上。

将它们存储在Vec 中变得相对简单，因为到目前为止我们已经证明它们是“正常”类型。没有什么能阻止您创建闭包向量，但您需要将它们装箱（Vec 要求每个元素都是 Sized，并且无法通过签名来定位两个不同的闭包）并且它们需要具有相同的签名：

let my_vector: Vec<Box<dyn Fn(u16) -> u16>> = vec![
    Box::new(|i| i + 1),
    Box::new(|i| i - 1),
];
println!("{}", my_vector[0](33))

如果它们有不同的签名，则需要编写自己的结构来包含它们并通过签名对它们进行存储，这不是一项简单的任务。

---

基准案例：

• C++：

  #include <vector>
  #include <iostream>
  #include <functional>
  int main(int argc, char **argv) {
    std::vector<std::function<int(int)>> funcs;
    for (int i = 0; i < 10000000; i++) {
      funcs.push_back([&] (int n) { return n + 1; });
      int result = funcs[i](33);
    }
  }
  

• 生锈：

  fn main() {
     let mut lambdas:Vec<Box<Fn(u32) -> u32>> = vec![];
     for i in 0..10000000 {
       lambdas.push(Box::new(|i| i+1));
       lambdas[i](3);
     }
  }
  

编译选项：

• G++：-O3 --std=c++0x
• 货运：--release

结果：

• C++ 峰值堆大小：

  --------------------------------------------------------------------------------
    n        time(i)         total(B)   useful-heap(B) extra-heap(B)    stacks(B)
  --------------------------------------------------------------------------------
   68    383,911,899      268,512,208      268,508,160         4,048            0
   69    555,878,425      805,387,160      805,379,072         8,088            0
   70    765,593,697      805,387,160      805,379,072         8,088            0
  

• Rust 峰值堆大小：

  --------------------------------------------------------------------------------
    n        time(i)         total(B)   useful-heap(B) extra-heap(B)    stacks(B)
  --------------------------------------------------------------------------------
   46    210,486,321      268,440,920      268,436,765         4,155            0
   47    210,486,371      268,440,976      268,436,805         4,171            0
   48    210,486,496      268,441,064      268,436,885         4,179            0
  

结论：

• C++ std::function 包装器是堆分配的。它包含的原始 lambda 本身是堆栈分配的，这种行为与 Rust 一致
• Rust 更擅长内存优化，占用 C++ 三分之一的堆大小
• Rust 在原始时间方面也更快