高阶函数

高阶函数与普通函数的不同在于，它可以使用一个或多个函数作为参数，可以将函数作为返回值。rust的函数是first class type，所以支持高阶函数。而，由于rust是一个强类型的语言，如果要将函数作为参数或返回值，首先需要搞明白函数的类型。下面先说函数的类型，再说函数作为参数和返回值。

函数类型

前面说过，关键字fn可以用来定义函数。除此以外，它还用来构造函数类型。与函数定义主要的不同是，构造函数类型不需要函数名、参数名和函数体。在Rust Reference中的描述如下：

The function type constructor fn forms new function types. A function type consists of a possibly-empty set of function-type modifiers (such as unsafe or extern), a sequence of input types and an output type.

来看一个简单例子：

  1. fn inc(n: i32) -> i32 {//函数定义
  2.   n + 1
  3. }
  5. type IncType = fn(i32) -> i32;//函数类型
  7. fn main() {
  8.   let func: IncType = inc;
  9.   println!("3 + 1 = {}", func(3));
  10. }

上例首先使用fn定义了inc函数，它有一个i32类型参数，返回i32类型的值。然后再用fn定义了一个函数类型，这个函数类型有i32类型的参数和i32类型的返回值，并用type关键字定义了它的别名IncType。在main函数中定义了一个变量func，其类型就为IncType，并赋值为inc，然后在pirntln宏中调用：func(3)。可以看到，inc函数的类型其实就是IncType。
这里有一个问题，我们将inc赋值给了func，而不是&inc，这样是将inc函数的拥有权转给了func吗，赋值后还可以以inc()形式调用inc函数吗？先来看一个例子：

  1. fn main() {
  2.   let func: IncType = inc;
  3.   println!("3 + 1 = {}", func(3));
  4.   println!("3 + 1 = {}", inc(3));
  5. }
  7. type IncType = fn(i32) -> i32;
  9. fn inc(n: i32) -> i32 {
  10.   n + 1
  11. }

我们将上例保存在rs源文件中，再用rustc编译，发现并没有报错，并且运行也得到我们想要的结果：

  1. 3 + 1 = 4
  2. 3 + 1 = 4

这说明，赋值时，inc函数的所有权并没有被转移到func变量上，而是更像不可变引用。在rust中，函数的所有权是不能转移的，我们给函数类型的变量赋值时，赋给的一般是函数的指针，所以rust中的函数类型，就像是C/C++中的函数指针，当然，rust的函数类型更安全。可见，rust的函数类型，其实应该是属于指针类型（Pointer Type）。rust的Pointer Type有两种，一种为引用（Reference&），另一种为原始指针（Raw pointer *），详细内容请看Rust Reference 8.18 Pointer Types。而rust的函数类型应是引用类型，因为它是安全的，而原始指针则是不安全的，要使用原始指针，必须使用unsafe关键字声明。

函数作为参数

函数作为参数，其声明与普通参数一样。看下例：

  1. fn main() {
  2.   println!("3 + 1 = {}", process(3, inc));
  3.   println!("3 - 1 = {}", process(3, dec));
  4. }
  6. fn inc(n: i32) -> i32 {
  7.   n + 1
  8. }
  10. fn dec(n: i32) -> i32 {
  11.   n - 1
  12. }
  14. fn process(n: i32, func: fn(i32) -> i32) -> i32 {
  15.   func(n)
  16. }

例子中，process就是一个高阶函数，它有两个参数，一个类型为i32的n，另一个类型为fn(i32)->i32的函数func，返回一个i32类型的参数；它在函数体内以n作为参数调用func函数，返回func函数的返回值。运行可以得到以下结果：

  1. 3 + 1 = 4
  2. 3 - 1 = 2

不过，这不是函数作为参数的唯一声明方法，使用泛型函数配合特质（trait）也是可以的，因为rust的函数都会实现一个trait:FnOnce、Fn或FnMut。将上例中的process函数定义换成以下形式是等价的：

  1. fn process<F>(n: i32, func: F) -> i32
  2.     where F: Fn(i32) -> i32 {
  3.     func(n)
  4. }

函数作为返回值

函数作为返回值，其声明与普通函数的返回值类型声明一样。看例子：

  1. fn main() {
  2.    let a = [1,2,3,4,5,6,7];
  3.    let mut b = Vec::<i32>::new();
  4.    for i in &a {
  5.        b.push(get_func(*i)(*i));
  6.    }
  7.    println!("{:?}", b);
  8. }
  10. fn get_func(n: i32) -> fn(i32) -> i32 {
  11.     fn inc(n: i32) -> i32 {
  12.         n + 1
  13.     }
  14.     fn dec(n: i32) -> i32 {
  15.         n - 1
  16.     }
  17.     if n % 2 == 0 {
  18.         inc
  19.     } else {
  20.         dec
  21.     }
  22. }

例子中的高阶函数为get_func，它接收一个i32类型的参数，返回一个类型为fn(i32) -> i32的函数，若传入的参数为偶数，返回inc，否则返回dec。这里需要注意的是，inc函数和dec函数都定义在get_func内。在函数内定义函数在很多其他语言中是不支持的，不过rust支持，这也是rust灵活和强大的一个体现。不过，在函数中定义的函数，不能包含函数中（环境中）的变量，若要包含，应该闭包（详看13章 闭包）。
所以下例：

  1. fn main() {
  2.   let f = get_func();
  3.   println!("{}", f(3));
  4. }
  6. fn get_func() -> fn(i32)->i32 {
  7.   let a = 1;
  8.   fn inc(n:i32) -> i32 {
  9.     n + a
  10.   }
  11.   inc
  12. }

使用rustc编译，会出现如下错误：
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