返回在 Rust 中捕获外部变量的闭包

Question

正如标题所述，我希望从具有一些初始可变状态的函数返回闭包。在以下示例中，CowRow 是带有 time 字段的 struct。它还有一个String 字段，因此不可复制。具体来说，我想要一个看起来像这样的函数：

pub fn agg1() -> Box<Fn(&CowRow)> {
    let res = 0;
    Box::new(move |r| { res += r.time; })
}

当然，这会产生错误：

src/queries.rs:9:25: 9:38 error: cannot assign to captured outer variable in an `Fn` closure
src/queries.rs:9     Box::new(move |r| { res += r.time; })
                                         ^~~~~~~~~~~~~
src/queries.rs:9:14: 9:41 help: consider changing this closure to take self by mutable reference
src/queries.rs:9     Box::new(move |r| { res += r.time; })
                              ^~~~~~~~

据我了解，Rust 需要知道返回值的大小，并且由于闭包从它们的环境中借用了它们的堆栈框架，我们需要引入 Box 和 move 来获得返回值的大小并将堆上的闭包。

有没有办法在这个闭包环境中也将res 放在堆上？或者以其他方式允许这种行为？当然我看过：Cannot borrow captured outer variable in an `Fn` closure as mutable，但这似乎过于复杂，我不清楚在多个线程同时运行此功能的情况下这将如何执行。

我尝试的另一种技术是更改闭包以获取对i32 的可变引用，我可以在agg 函数之外对其进行初始化。示例：

pub fn agg0() -> Box<Fn(&CowRow, &mut i32)> {
    Box::new(move |r, &mut acc| { acc += r.time; })
}

但是，这会产生错误：

src/queries.rs:4:35: 4:48 error: re-assignment of immutable variable `acc` [E0384]
src/queries.rs:4     Box::new(move |r, &mut acc| { acc += r.time; })
                                                   ^~~~~~~~~~~~~
src/queries.rs:4:35: 4:48 help: run `rustc --explain E0384` to see a detailed explanation
src/queries.rs:4:28: 4:31 note: prior assignment occurs here
src/queries.rs:4     Box::new(move |r, &mut acc| { acc += r.time; })

这对我来说完全是个谜。

Answer 1

您需要在这里做两件事：使res 可变，并返回一个FnMut 闭包，而不是一个Fn：

pub struct CowRow {
    time: u64,
}

pub fn agg1() -> Box<FnMut(&CowRow) -> u64> {
    let mut res = 0;
    Box::new(move |r| { res += r.time; res })
}

fn main() {
    let mut c = agg1();
    let moo = CowRow { time: 2 };
    println!("{:?}", c(&moo));
    println!("{:?}", c(&moo));
    println!("{:?}", c(&moo));
}

Fn trait 禁止实现者在调用时改变自身。由于这个闭包正在修改它自己的状态，这意味着它不能是Fn [1]。相反，您需要使用FnMut，它确实允许对闭包捕获的环境进行突变。

---

[1]：当然，除非您涉及内部可变性。

Answer 2

DK. 已经说过如何修复agg1，但为了完整起见，我想解释一下agg0 的问题。

pub fn agg0() -> Box<Fn(&CowRow, &mut i32)> {
    Box::new(move |r, &mut acc| { acc += r.time; })
}

我们可以从agg0的返回类型推断出闭包的第二个参数的类型是&mut i32。 &mut acc 是一种解构可变引用的模式，将acc 定义为i32，初始化为引用值的副本。你不能改变它，因为你没有将acc 定义为可变的（你需要写&mut mut acc 而不是&mut acc），但这不是你想要的，因为那样你就会成为变异一个副本。你想要的是改变指向的整数，所以你需要像这样定义你的闭包：

pub fn agg0() -> Box<Fn(&CowRow, &mut i32)> {
    Box::new(move |r, acc| { *acc += r.time; })
}

这里，acc 的类型是&mut i32，所以为了改变i32，我们需要首先取消对指针的引用（这会产生一个左值，它引用指针后面的i32；它是不是副本！）。