我应该按值还是按引用传递函数对象?

Question

似乎有两种方法可以将函数作为不执行动态调度的参数传递：

1. &impl Fn(TIn) -> TOut // By reference
2. impl Fn(TIn) -> TOut // By value

假设该函数是纯函数(即可以多次调用)，我最初的想法是最好的方法是通过引用传递。这意味着函数对象可以多次使用(因为所有权不会转移)，并且在更常见的情况下，它只是一个匿名闭包，引用间接寻址应该被优化，因为编译器确切地知道函数本身(所以它可以被内联)。

但是，我注意到Option::map例如，按值传递其关闭，这让我觉得也许我做错了什么。

我应该按值还是按引用传递函数对象？如果无论哪种方式都没有明确的答案，我应该考虑哪些因素？

Answer 1

TL;大卫：你应该用F: Fn() -> ()或impl Fn() -> ()作为论据。

Fn

正如@Bubletan他们的回答中提到的，关键点是，如果F实现Fn，Fn会自动实现&F：

impl<'_, A, F> Fn<A> for &'_ F
where
F: Fn<A> + ?Sized,

其结果是：

• foo(f: impl Fn() -> ())既可以用foo(callable)也可以用foo(&callable)来调用。
• foo(f: &impl Fn() -> ())强制调用方使用foo(&callable)并禁止foo(callable)。

一般来说，当被叫方有缺点时，最好将选择权留给调用方，因此应首选第一种形式。

FnMut

同样的逻辑也适用于FnMut，如果F实现FnMut，它也会自动实现&mut F：

impl<'_, A, F> FnMut<A> for &'_ mut F
where
F: FnMut<A> + ?Sized, 

因此，这也应该在参数中按值传递，让调用者选择他们更喜欢foo(callable)还是foo(&mut callable)。

FnOnce

有与FnOnce一致性的论证，只能通过值传递，这再次指向了按值获取Fn*族参数的方向。

Answer 2

Option::map按值收包的原因是它具有以下签名：

pub fn map<U, F: FnOnce(T) -> U>(self, f: F) -> Option<U>

因此，这意味着它需要按值获取它，因为FnOnce的定义如下：

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

此外，这个Fn变体的限制性最小，因此最有用，因为FnMut: FnOnce和Fn: FnMut，所以FnOnce是派生最少的。
因此，由此我们可以推断：

• Option::map正试图使其论点限制最少
• FnOnce限制最少
• FnOnce需要按价值来self
• 因此，Option::map按价值获取f，否则它将毫无用处。

Answer 3

Fn 特征的文档指出，如果某个类型 F 实现了 Fn，那么 &F 也实现了 Fn。

在 Copy 特征的文档中，提到该特征会自动实现函数指针和闭包(当然取决于它们捕获的内容)。也就是说，当它们作为参数传递给函数时，它们会被复制。

因此，您应该选择第二个选项。

举个例子：

fn foo(f: impl Fn(i32) -> i32) -> i32 { f(42) }
fn bar() {
let f = |x| -> 2 * x;
foo(f);
foo(f); // f is copied and can thus be used
}