闭包、迭代器与模块系统

闭包是可以捕获环境的匿名函数。

fn main() {
    // 完整语法
    let add_one = |x: i32| -> i32 { x + 1 };
 
    // 简写（省略类型注解）
    let add_two = |x| x + 2;
 
    // 多行闭包
    let multiply = |x, y| {
        let result = x * y;
        println!("{} x {} = {}", x, y, result);
        result
    };
 
    println!("{}", add_one(5));   // 6
    println!("{}", add_two(5));   // 7
    println!("{}", multiply(3, 4)); // 12
}

闭包可以捕获其定义作用域中的变量：

fn main() {
    let x = 4;
    let equal_to_x = |z| z == x; // 捕获 x
    println!("{}", equal_to_x(4)); // true
}

闭包通过三种方式捕获变量：

• FnOnce - 取得所有权，只能调用一次
• FnMut - 可变借用
• Fn - 不可变借用

fn main() {
    let s = String::from("hello");
 
    // Fn：不可变借用
    let print = || println!("{}", s);
    print();
    println!("仍可用: {}", s); // OK
 
    // FnMut：可变借用
    let mut s2 = String::from("hello");
    let mut append = || s2.push_str(" world");
    append();
 
    // FnOnce：取得所有权
    let s3 = String::from("hello");
    let consume = || drop(s3);
    consume();
    // println!("{}", s3); // 编译错误：s3 已被移动
}

fn do_twice<F>(f: F, x: i32) -> i32
where
    F: Fn(i32) -> i32,
{
    f(x) + f(x)
}
 
fn main() {
    let result = do_twice(|x| x * 2, 5);
    println!("{}", result); // 20 (10 + 10)
}

迭代器是 Rust 中处理序列的强大工具。

fn main() {
    let v = vec![1, 2, 3, 4, 5];
 
    // for 循环隐式使用迭代器
    for i in &v {
        println!("{}", i);
    }
 
    // 显式创建迭代器
    let iter = v.iter(); // 不可变引用迭代器
    for i in iter {
        println!("{}", i);
    }
}

消耗迭代器的方法：

fn main() {
    let v = vec![1, 2, 3, 4, 5];
 
    // sum - 求和
    let sum: i32 = v.iter().sum();
    println!("{}", sum); // 15
 
    // count - 计数
    let count = v.iter().count();
    println!("{}", count); // 5
 
    // collect - 收集到集合
    let doubled: Vec<i32> = v.iter().map(|x| x * 2).collect();
    println!("{:?}", doubled); // [2, 4, 6, 8, 10]
}

链式调用来转换迭代器：

fn main() {
    let v = vec![1, 2, 3, 4, 5, 6];
 
    // map - 映射每个元素
    // filter - 过滤元素
    // take - 取前 n 个
    let result: Vec<i32> = v.iter()
        .map(|x| x * 2)           // 全部乘以 2
        .filter(|x| x % 3 == 0)   // 保留 3 的倍数
        .take(3)                   // 取前 3 个
        .collect();
 
    println!("{:?}", result); // [6, 12]
 
    // 链式计算：过滤出偶数，平方，求和
    let sum: i32 = (1..=10)
        .filter(|x| x % 2 == 0)
        .map(|x| x * x)
        .sum();
    println!("{}", sum); // 2^2 + 4^2 + 6^2 + 8^2 + 10^2 = 220
}

struct Counter {
    count: u32,
}
 
impl Counter {
    fn new() -> Counter {
        Counter { count: 0 }
    }
}
 
impl Iterator for Counter {
    type Item = u32;
 
    fn next(&mut self) -> Option<Self::Item> {
        self.count += 1;
        if self.count <= 5 {
            Some(self.count)
        } else {
            None
        }
    }
}
 
fn main() {
    let sum: u32 = Counter::new()
        .zip(Counter::new().skip(1))
        .map(|(a, b)| a * b)
        .filter(|x| x % 3 == 0)
        .sum();
    println!("{}", sum);
}

Rust 的组织单元：

• crate - 一个库或可执行项目的根
• 模块（mod） - 组织代码的层级结构

// src/main.rs
mod front_of_house;
 
fn main() {
    front_of_house::hosting::add_to_waitlist();
}
 
// src/front_of_house.rs（或 src/front_of_house/mod.rs）
pub mod hosting {
    pub fn add_to_waitlist() {
        println!("已添加候补");
    }
}

mod restaurant {
    pub mod hosting {
        pub fn add_to_waitlist() {}
        fn seat_at_table() {} // 默认私有
    }
 
    mod serving {
        fn take_order() {}
    }
}
 
fn main() {
    // 绝对路径
    crate::restaurant::hosting::add_to_waitlist();
 
    // 相对路径
    use restaurant::hosting;
    hosting::add_to_waitlist();
}

use std::collections::{HashMap, HashSet}; // 嵌套导入
use std::io::{self, Write};               // self 表示模块本身
use std::fmt::Result;                     // 导入到当前作用域
 
// 重命名
use std::collections::HashMap as Map;
 
fn main() {
    let mut map = HashMap::new();
    map.insert(1, 2);
 
    let mut map2 = Map::new();
    map2.insert("a", "b");
}

pub fn public_func() {}
fn private_func() {}
pub(crate) fn crate_visible() {}
pub(super) fn parent_visible() {}

在 Cargo.toml 中添加：

[dependencies]
serde = { version = "1.0", features = ["derive"] }
rand = "0.8"

在代码中使用：

use rand::Rng;
use serde::{Serialize, Deserialize};
 
#[derive(Serialize, Deserialize)]
struct User {
    name: String,
    age: u8,
}
 
fn main() {
    let secret_number = rand::thread_rng().gen_range(1..=100);
    println!("随机数: {}", secret_number);
}

• 闭包是捕获环境的匿名函数，三种捕获方式：Fn、FnMut、FnOnce
• 迭代器提供 lazy 的序列操作，适配器可链式调用
• collect()、map()、filter() 等是常用迭代器方法
• 模块系统组织代码：mod、use、pub
• 使用 pub 控制可见性
• Cargo.toml 管理外部依赖