Rust知识问答

为什么FnOnce只能调用一次

源码分析

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

self的含义
- 接收实现了FnOnce的具体类型的值
- 这个值会被移动(move)进方法

具体例子

假设我们有一个闭包:

let s = String::from("hello");
let f = || {
    println!("{}", s);  // 获取 s 的所有权
    s.len()
};

当这个闭包实现FnOnce时

// 编译器生成的代码类似这样：
struct Closure {
    s: String,  // 捕获的环境变量
}

impl FnOnce<()> for Closure {
    type Output = usize;
    
    fn call_once(self, _args: ()) -> usize {
        println!("{}", self.s);
        self.s.len()
    }
}

调用示例

let result = f();  // 等价于 FnOnce::call_once(f, ())
// 这里不能再调用 f()，因为 f 已经被移动

最终f所有权被转移进call_once，并随着call_once的结束而drop了，f被释放了，内部捕获的所有权自然也被释放。

FnOnce、FnMut、Fn这些是根据如何捕获环境而区分的，并不影响函数签名，FnMut也可以接收所有权参数

什么是零成本抽象

零成本抽象的核心就是：

编译期完成工作：类型检查、泛型单态化、内联优化等在编译时完成
零运行时开销：不引入额外的运行时检查或间接调用
无额外内存分配：避免不必要的堆分配，尽可能使用栈内存
透明优化：高级抽象在编译后生成的机器码与手写底层代码相当

这正是 Rust 能在提供高级语言特性的同时，仍能保持与 C/C++ 相媲美的性能的关键所在。