閉包種類的推斷

本集目標

理解 Rust 如何根據閉包體的內容，自動推斷一個閉包是 FnOnce、FnMut 還是 Fn。

概念說明

上一集我們手動用 struct 模擬了三種閉包，對應 self、&mut self、&self。但你寫閉包的時候從來不需要告訴 Rust「這是 FnOnce」或「這是 FnMut」——Rust 會自動判斷。

推斷規則

Rust 看的是閉包體裡面對捕捉變數做了什麼：

1. 如果閉包體裡 move 了捕捉的變數（例如 let s = captured_string;）→ 這個閉包是 FnOnce，因為 move 走了就沒了，只能呼叫一次
2. 如果閉包體裡修改了捕捉的變數（例如 count += 1;）→ 這個閉包是 FnMut，可以多次呼叫但需要 &mut
3. 如果閉包體只讀取捕捉的變數（例如 println!("{}", name);）→ 這個閉包是 Fn，只需要 &self

Rust 會選能接受最多種使用方式的那個——如果只讀取，就給 Fn（因為 Fn 的閉包也能當 FnMut 和 FnOnce 用）。如果有修改，就變成 FnMut。如果有 move，就變成 FnOnce。

範例對照

fn main() {
    let name = String::from("Alice");

    // 只讀取 name → Fn
    let greet = || println!("Hi, {}!", name);

    // 修改 count → FnMut
    let mut count = 0;
    let mut increment = || { count += 1; };

    // move name → FnOnce
    let consume = || { let s = name; };
}

你不需要寫任何標記——Rust 看閉包體就知道了。

捕捉多個變數時怎麼辦？

一個閉包可能同時捕捉多個變數，而且對每個變數的用法不同：

fn main() {
    let name = String::from("Alice");
    let mut count = 0;
    let closure = || {
        count += 1;           // 修改 count → 需要 &mut
        println!("{}", name); // 只讀取 name → 只需要 &
    };
}

想像成 struct 的話，這個閉包的匿名 struct 會有兩個欄位：count（需要 &mut）和 name（只需要 &）。但呼叫閉包時只有一個 self——而 &mut self 裡面可以做 & 的操作，反過來不行——所以整個閉包是 FnMut（&mut self）。就像一個 method 接收 &mut self，但裡面不一定每個欄位都要改：

struct Data<'a> {
    count: &'a mut i32,
    name: &'a String,
}

impl<'a> Data<'a> {
    fn increment_and_greet(&mut self) {
        *self.count += 1;                  // 修改 count
        println!("Hello, {}!", self.name); // 只讀取 name
    }
}

fn main() {}

閉包也是同樣的道理。

同理，FnOnce 的 self 裡面的值當然也能取 & 或 &mut——擁有一個值就包含了可以借用它。

如果沒有捕捉任何變數呢？

沒有捕捉變數的閉包自動是 Fn，因為它不需要存取任何外部狀態：

fn main() {
    let add_one = |x: i32| x + 1; // Fn
}

第 2 集提到的「不捕捉變數的閉包可以轉成函數指標」也是因為這個原因——它連匿名 struct 都不需要。

重點整理

• Rust 根據閉包體的內容自動推斷閉包的種類：move → FnOnce、修改 → FnMut、只讀 → Fn
• 不需要手動標記，編譯器會自動選擇能接受最多種使用方式的閉包
• 沒有捕捉變數的閉包是 Fn，也可以轉成函數指標
• Fn 的閉包可以傳給 FnMut 和 FnOnce；FnMut 可以傳給 FnOnce；反過來不行