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学习笔记四——Rust 函数通俗入门

news 来源：原创 2025/9/16 9:41:22

🦀 Rust 函数通俗入门

📘 Rust 是一门语法精炼但设计严谨的系统级语言。本文围绕函数这一主线，带你真正搞懂 Rust 最关键的语法思想，包括表达式驱动、闭包捕获、Trait 限制、生命周期标注与所有权规则，每遇到一个新概念，就在函数中通俗解释清楚。

📑 目录

函数基础语法：println!、format! 到底是什么？
什么是表达式驱动语言？Rust 函数为什么不需要 return？
函数参数传递方式：传值、借用、可变借用和所有权规则
所有权是什么？变量“不能再用”是怎么回事？
什么是胖类型？为什么 String 和 Vec 会被 move？
闭包彻底讲解：|| 是什么？为什么有 Fn、FnMut、FnOnce？
泛型函数：<T> 是什么？什么是 trait 限制？
Trait 是“类型的能力”？PartialOrd 和 Display 是什么？
隐式调用 trait 方法机制：println! 怎么就能打印我们自定义的类型？
生命周期：什么时候要加 'a？怎么写、怎么理解？
总结：写函数前你该先想清楚的三件事

1️⃣ 函数基础语法：println!、format! 到底是什么？

我们从一个简单函数开始：

fn greet(name: &str) -> String {format!("Hi, {}!", name)
}

这个函数接收一个字符串引用 &str，返回一个堆上的字符串（String）。

你会发现：

结尾没有 return，却能返回值
format! 的末尾有 !，而不是括号

这就是 Rust 的第一个“神奇”点。

❗ `println!` 和 `format!` 为什么有 `!`？

它们不是普通函数，而是宏（macro）。宏在编译期间会被“展开”，是代码生成器。

println! 是打印宏
format! 是字符串格式构造宏
Rust 规定宏名后面必须加 !，和函数区分开

let name = "Tom";
let msg = format!("Hello, {}!", name); // 构造字符串
println!("{}", msg); // 打印字符串

2️⃣ 什么是表达式驱动语言？为什么函数不用写 `return`？

Rust 是“表达式驱动”的语言，也就是说：

你写的很多代码块不仅是“做事”，而是“有值”。

表达式（expression）：执行后有返回值
语句（statement）：只是执行，不返回值

let x = 5 + 3;       // 表达式
let y = if x > 5 { "big" } else { "small" }; // if 也是表达式

函数体也是表达式：

fn add(a: i32, b: i32) -> i32 {a + b // 最后一行表达式就是返回值
}

📌 如果你加了分号 a + b;，就成了语句，没法返回。

3️⃣ 函数参数传递方式：传值、借用、可变借用

✅ 传值（move）

fn take(val: String) {println!("{}", val);
}let name = String::from("Tom");
take(name);
// println!("{}", name); // ❌ name 已被 move，不能再用

Rust 默认是“所有权转移”，函数接收变量后，调用者就不能再用了。

✅ 借用（&）

fn show(val: &String) {println!("{}", val);
}let s = String::from("Hi");
show(&s);
println!("{}", s); // ✅ 仍然可用

引用就是借用，意味着函数“只看一下”，不拿走。

✅ 可变借用（&mut）

fn append(val: &mut String) {val.push_str("!!!");
}let mut msg = String::from("Hello");
append(&mut msg);
println!("{}", msg); // Hello!!!

Rust 的引用规则：

✅ 多个不可变引用可以并存
✅ 只能有一个可变引用
❌ 不可变和可变不能同时存在

📦 类比：一本书可以被多人看（不可变引用），但只能一个人做笔记（可变引用）。

4️⃣ 所有权是什么？变量不能用了是怎么回事？

Rust 用“所有权”来管理内存，而不是垃圾回收。

fn consume(s: String) {println!("{}", s);
}let x = String::from("Hi");
consume(x);
// println!("{}", x); // ❌ 错：x 的所有权已转移

📦 类比：你把手机送人了，对方拿走，你就不能再用。

5️⃣ 什么是胖类型？为什么 String 和 Vec 会被 move？

Rust 将类型分为两类：

类型	是否 Copy	示例
轻量类型	✅ Copy	`i32`, `bool`, `char`
胖类型	❌ Move	`String`, `Vec`, `Box`, `HashMap`

胖类型的特点：

有堆内存（要手动释放）
拷贝开销大，容易造成内存泄漏
默认只能 move

6️⃣ 闭包彻底讲解：`||` 是什么？为什么有 Fn、FnMut、FnOnce？

✅ 闭包基本写法

let square = |x: i32| x * x;
println!("{}", square(4)); // 16

语法说明：

|x| 是参数
函数体是 x * x
没有 fn，没有名字，随写随用

✅ 把闭包传给函数

fn apply<F>(f: F)
whereF: Fn(i32) -> i32,
{println!("{}", f(5));
}apply(|x| x + 1); // 输出 6

✅ 闭包的三种类型：Fn / FnMut / FnOnce

Rust 根据闭包“如何捕获变量”自动分配三种类型：

类型	捕获方式	能否调用多次	场景
`Fn`	借用（只读）	✅ 多次	打印
`FnMut`	可变借用	✅ 多次	修改
`FnOnce`	所有权转移（move）	❌ 一次	消耗

✅ Fn 示例：

let msg = String::from("hi");
let say = || println!("{}", msg); // 只读
say(); say(); // 可以多次调用

✅ FnMut 示例：

let mut count = 0;
let mut counter = || { count += 1; println!("{}", count); };
counter(); counter(); // 修改 count

✅ FnOnce 示例：

let name = String::from("Tom");
let consume = move || println!("{}", name); // move 进闭包
consume();
// consume(); // ❌ name 被拿走，闭包不能再调用

7️⃣ 泛型函数：`<T>` 是什么？什么是 trait 限制？

fn max<T: PartialOrd>(a: T, b: T) -> T {if a > b { a } else { b }
}

解释：

T 是泛型：可以是任意类型
T: PartialOrd 是 Trait 限制：表示 T 必须能比较大小

8️⃣ Trait 是“类型的能力”？PartialOrd 和 Display 是什么？

Trait 就像“接口”，表示一个类型具备某种能力。

fn show<T: std::fmt::Display>(val: T) {println!("{}", val);
}

✅ 为类型实现 Display：

struct Dog;impl std::fmt::Display for Dog {fn fmt(&self, f: &mut std::fmt::Formatter) -> std::fmt::Result {write!(f, "Woof!")}
}println!("{}", Dog); // 输出 Woof!

📦 类比：你告诉 Rust：“我这个类型怎么被打印”，Rust 自动替你处理。

9️⃣ 隐式调用 trait 方法机制

你明明没写 .fmt() 或 .to_string()，为啥 println!("{}", dog); 能打印？

这是 Rust 的“隐式 trait 方法调用”机制：

编译器看到 {} 就会查找 Display 实现
找到了就自动调用 fmt()
所以你不需要手动调用 .fmt()，Rust 自动代劳

📦 类比：你下命令“打印”，助理会自动选打印方式。

🔟 生命周期：什么时候要加 `'a`？

Rust 的规则是：返回引用时必须声明生命周期。

fn first<'a>(s: &'a str) -> &'a str {&s[..1]
}

解释：

'a 是生命周期参数
表示“返回值的引用”和“输入引用”活得一样久
防止你返回了“已经销毁的值”

✅ 总结：写函数时你要先想这三件事

问题	要考虑的点
参数传递方式	move 还是借用？是否可变？
是否用泛型	如果是通用函数，需要加 `<T>` 和 trait 限制
返回引用了吗？	如果返回引用，要写生命周期 `'a`

Rust 的函数不仅仅是“能执行的块”，它是所有权、表达式、类型安全、行为接口等系统的交汇点。理解函数的全过程，也就理解了 Rust 的核心编程方式。

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