我应该通过值还是通过引用传递函数对象？

Question

似乎有两种方法可以将函数作为不进行动态调度的参数传递：

1. &impl Fn(TIn) -> TOut // By reference
2. impl Fn(TIn) -> TOut // By value

假设函数是纯函数（即可以多次调用），我最初的想法是最好的方法是通过引用传递。这意味着一个函数对象可以被多次使用（因为所有权不会被转移），在更常见的情况下，它只是一个匿名闭包，引用间接应该被优化掉，因为编译器确切地知道函数本身（所以它可以被内联）。

但是，例如，我注意到 Option::map 通过值传递了它的闭包，这让我觉得也许我做错了什么。

我应该通过值还是通过引用传递函数对象？如果这两种方法都没有明确的答案，我应该考虑哪些因素？

Answer 1

TL;DR：您应该使用F: Fn() -> () 或impl Fn() -> () 作为参数。

Fn

正如@Bubletan 提到的in their answer，关键是Fn 是automatically implemented 对于&F 如果F 实现Fn：

impl<'_, A, F> Fn<A> for &'_ F
where
    F: Fn<A> + ?Sized,

结果是：

• foo(f: impl Fn() -> ()) 可以与foo(callable) 或foo(&callable) 一起调用both。
• foo(f: &impl Fn() -> ()) 强制调用者使用foo(&callable)并禁止foo(callable)。

一般来说，当被调用者有不利条件时，最好将选择权留给调用者，因此应该首选第一种形式。

FnMut

同样的逻辑适用于FnMut，如果F实现FnMut，则&mut F也是automatically implemented：

impl<'_, A, F> FnMut<A> for &'_ mut F
where
    F: FnMut<A> + ?Sized, 

因此也应该在参数中按值传递，让调用者选择他们更喜欢foo(callable) 还是foo(&mut callable)。

FnOnce

有与FnOnce一致的论点，只能按值传递，这又指向了Fn*家族的论点按值取值的方向。

Answer 2

Option::map 采用值闭包的原因是它具有following signature：

pub fn map<U, F: FnOnce(T) -> U>(self, f: F) -> Option<U>

因此这意味着它需要按值获取，因为FnOnce 的定义是following：

pub trait FnOnce<Args> {
    type Output;
    extern "rust-call" fn call_once(self, args: Args) -> Self::Output;
}

另外，这个Fn 变体是限制最少的，因此是最有用的，因为FnMut: FnOnce 和Fn: FnMut，所以FnOnce 是最少派生的。
所以，由此我们可以推断：

• Option::map 试图使其论点限制最少
• FnOnce 限制最少
• FnOnce 需要按值取self
• 因此Option::map 采用f 的值，否则it'd be useless。

Answer 3

Fn trait 的文档指出，如果某些类型 F 实现了 Fn，那么 &F 也实现了 Fn。

在Copy trait 的文档中，提到该 trait 是针对函数指针和闭包自动实现的（当然取决于它们捕获的内容）。也就是说，它们在作为参数传递给函数时被复制。

因此你应该选择第二个选项。

一个例子：

fn foo(f: impl Fn(i32) -> i32) -> i32 { f(42) }

fn bar() {
    let f = |x| -> 2 * x;
    foo(f);
    foo(f); // f is copied and can thus be used
}