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学习笔记十一——零基础搞懂 Rust 函数式编程

news 来源：原创 2025/8/26 10:22:24

🧠 零基础搞懂 Rust 函数式编程：到底什么是 “函数式”？

Rust 是一门多范式语言，既可以像 C++/Java 那样写“命令式代码”，也支持“函数式编程”。但很多刚入门的小伙伴可能会有这些疑问：

函数不就是函数吗？什么是纯函数？
什么又是副作用？函数式和我熟悉的 Java/C++ 有啥区别？
我该怎么开始写函数式风格的 Rust 代码？

别急，今天我们从零出发，把这些看起来很抽象的概念通通讲清楚！

📌 一、什么是函数式编程？一句话概括

函数式编程（Functional Programming）是：用纯粹、可组合的函数来表达程序逻辑，同时避免副作用。

看不懂？我们来一句一句拆开讲 👇

🧼 1. 什么是“纯粹的函数”（纯函数）？

很多人第一反应是：“函数不都是函数吗？为啥还要强调‘纯’？”

来，举个例子你就懂了：

✍️ 举个例子

fn add(a: i32, b: i32) -> i32 {a + b
}

这个函数：

输入什么，输出就是什么（比如 2 + 3 永远等于 5）
不会打印东西、不写文件、不改全局变量

✅ 所以它是个“纯函数”。

🚨 再举一个反面例子

fn print_and_add(a: i32, b: i32) -> i32 {println!("正在加法运算！");a + b
}

这个函数除了计算结果，还打印了一句话，这叫做副作用。

🧪 2. 什么是“副作用”？

副作用 = 函数除了返回结果，还影响了“外部世界”。

行为	是副作用吗？	原因
改了一个全局变量	✅ 是	改变了外部状态
打印输出 `println!`	✅ 是	改变了控制台
写入文件	✅ 是	改变了磁盘状态
发 HTTP 请求	✅ 是	影响了外部网络
单纯返回值	❌ 否	没动外部任何东西

💡 为什么函数式编程追求“无副作用”？

因为副作用：

会让程序变得难以预测（打印/写文件在哪影响了谁？）
不利于并发（多个线程操作全局变量可能会打架）
不好测试（一个函数打印日志、改配置很难自动验证）

🧬 3. 什么是“组合性”？为啥函数式编程要“可组合”？

组合性 = 把小函数像积木一样拼起来，组成更大的逻辑

比如：

let data = vec![1, 2, 3, 4, 5];let result: i32 = data.iter()              // 遍历.filter(|x| *x % 2 == 0) // 只保留偶数.map(|x| x * 2)      // 每个数翻倍.sum();              // 求和println!("{}", result);  // 输出 12（2*2 + 4*2）

这段代码没有循环、没有中间变量，却能一步步地处理数据。
每个函数（如 filter, map）都很简单，但组合起来就完成了复杂的逻辑！

这种“拼积木”的能力，就是组合性。

🧠 函数式编程的三大思想总结：

概念	通俗解释	关键目的
纯函数	不依赖外部，不改外部，只靠输入决定输出	稳定、可预测
无副作用	不打印、不改文件、不改全局变量	可测试、线程安全
可组合	把小函数组合成大逻辑	简洁、模块化

🔍 函数式 VS 命令式（C++/Java）

对比点	命令式（C++/Java）	函数式（Rust风格）
编程方式	写“怎么做”	写“要什么”
控制结构	for、if、变量改来改去	map/filter/链式处理
状态管理	变量经常变化	默认不可变
副作用	难避免	尽量消除
函数角色	封装逻辑	构建模块
可读性	操作细节多	更像自然语言表达

🧩 Rust 支持函数式编程的方式（显著特征表）

特征	Rust 中的支持方式	示例
✅ 纯函数	所有普通函数默认都可以写成纯函数	`fn add(a, b) -> a + b`
✅ 不可变性	默认 `let` 是不可变的	`let x = 5;`
✅ 闭包（匿名函数）	使用 `\|x\| x + 1` 定义	`let f = \|x\| x + 1;`
✅ 高阶函数	函数可以作为参数传入	`map(\|x\| x * 2)`
✅ 惰性计算	Iterator 是惰性执行的	`.iter().map().filter()`
✅ 函数组合	使用链式调用	`.map().filter().sum()`

🔍 解释闭包：
闭包就是一个没有名字的“临时函数”，可以捕获外部变量，语法是 |参数| 表达式。

✍️ 如何从零开始上手 Rust 函数式编程？

很多人卡在一开始不知道怎么写函数式代码，我们一步步来：

🥚 第一步：掌握函数式写法格式

写法	示例	含义
匿名函数（闭包）	使用 `\|x\| x + 1` 定义	`let f = \|x\| x + 1;`
高阶函数	`map(\|x\| x * 2)`	传函数给函数
链式调用	`.filter().map()`	像流水线一样处理数据
collect 收集结果	`.collect::<Vec<_>>()`	把处理结果收集成 Vec

🧪 第二步：从 for 循环重构开始

传统写法：

let mut result = vec![];
for i in 1..=5 {if i % 2 == 0 {result.push(i * 2);}
}

函数式写法：

let result: Vec<_> = (1..=5).filter(|x| x % 2 == 0).map(|x| x * 2).collect();

🧰 第三步：试着传函数给函数（高阶函数）

fn operate(x: i32, f: fn(i32) -> i32) -> i32 {f(x)
}fn main() {let double = |x| x * 2;println!("{}", operate(3, double)); // 输出 6
}

🚀 总结：Rust 函数式编程，到底有什么价值？

优点	对初学者的意义
✅ 代码更短更清晰	不需要手动管理中间变量
✅ 更容易测试	没副作用就是好测试
✅ 更少 bug	不容易改错变量
✅ 更好并发支持	不争抢变量，天然线程安全

📚 后续你可以这样学习函数式思维：

把所有 for 循环都试着用 .iter().map().filter() 改写
学会闭包、理解闭包和变量捕获
阅读标准库 Iterator Trait 的文档
多写链式组合：map、filter、fold、collect
理解 Option / Result 和函数式结合的优雅用法

学习笔记十一——零基础搞懂 Rust 函数式编程

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