Rust 函数与闭包：捕获环境的匿名函数

更新时间：2026-09-20。闭包是「能捕获周围变量的匿名函数」，也是迭代器适配器的基础。所有权捕获规则与所有权与借用完全一致。

一、普通函数与函数指针

fn add(a: i32, b: i32) -> i32 { a + b }

let f: fn(i32, i32) -> i32 = add;   // 函数指针类型
let r = f(1, 2);

普通 fn 不捕获环境，可以转成函数指针 fn(...) -> ...；闭包因为可能捕获环境，不一定能退化成函数指针。

二、闭包的写法与类型推断

let square = |x| x * x;             // 参数/返回类型通常由调用处推断
let n = square(5);

let add = |a: i32, b: i32| -> i32 { a + b };  // 也可显式标注

闭包参数类型在第一次调用时被锁定；同一闭包不能先用 i32 调又用 String 调。

三、三种捕获方式与 move

闭包默认按「尽量小」的代价捕获环境：先尝试不可变借用，再可变借用，最后才移动。

let list = vec![1, 2, 3];

let contains = |x| list.contains(&x);   // 只按 &list 不可变借用
println!("{:?}", list);                  // 借用期间规则同普通引用

let mut count = 0;
let mut bump = || { count += 1; };       // 需要 &mut count
bump();
println!("{count}");

let data = vec![1, 2];
let take = move || println!("{:?}", data); // move：所有权搬进闭包
take();
// println!("{:?}", data);               // data 已被 move，这里报错

move 常用于把闭包丢进线程/异步任务，让它自给自足、不借用外部栈变量。

四、Fn / FnMut / FnOnce

trait	调用对捕获物的影响	典型
FnOnce	可能消耗捕获物，只能调用一次	move 出捕获值、drop
FnMut	可变借用捕获物，可多次调用并改状态	计数器、累加器
Fn	不可变借用，可反复并发调用	纯查询、映射

fn run<F: FnOnce()>(f: F) { f(); }      // 最宽：所有闭包至少能调用一次
fn call_twice<F: FnMut()>(mut f: F) { f(); f(); }
fn shared<F: Fn()>(f: F) { f(); f(); }  // 最严：不改变捕获

关系是 Fn: FnMut: FnOnce：能反复只读调用的 Fn 自然也满足 FnMut/FnOnce。接收闭包参数时按实际需求选最窄的约束。

五、常见坑

1. move 后继续用原变量：所有权已进闭包，外部变量失效；只想借用就别加 move。
2. 闭包当 Fn 却改了状态：修改捕获变量需要 FnMut，变量本身也要 let mut。
3. 循环中捕获循环变量：多线程场景每个任务应 move 自己的副本，避免共享同一个可变引用。
4. 把闭包存进字段：闭包是匿名且大小不定的类型，要用泛型 F: Fn(..) 或 Box<dyn Fn(..)>（动态分发见 trait）。
5. 期望类型推断通用：闭包参数类型一次调用后固定，需要泛型行为应改成普通泛型函数。

总结

普通 fn 不捕获环境、可转为函数指针，闭包则是按最小代价（不可变借用→可变借用→移动）捕获环境的匿名函数，move 可强制把捕获变量的所有权搬进闭包以满足线程和 'static 需求；闭包能力分 FnOnce（可能消耗捕获、只调一次）、FnMut（可变借用、能多次改状态）、Fn（不可变借用、可反复调用），且 Fn 自动满足后两者；参数按最窄需求选 trait，存储匿名闭包要用泛型或 Box<dyn Trait>，并注意 move 后原变量失效、修改状态需 FnMut、循环中给每个任务独立副本。