#capture #closures #syntax #lambda #modern #move #cpp

no-std capture-it

现代 C++ 风格的 Rust 捕获语法

9 个不稳定版本 (3 个破坏性更改)

0.4.3 2023年7月18日
0.4.2 2023年7月18日
0.4.1 2023年4月9日
0.3.1 2023年4月2日
0.1.1 2023年3月14日

#395Rust 模式

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capture-it — crates.io

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有关详细文档,请参阅capture_it::capture

用法

使用类似于现代 C++ 的 lambda 捕获规则的语法创建闭包。`capture!` 宏的第一个参数是一个数组,列出闭包要捕获的参数,第二个参数指定一个 'async move' 块或 'move' 闭包。(为了更明确地指示使用了 'move' 闭包,如果任何异步或闭包函数缺少 'move' 标记,则会引发编译时错误)。

以下示例演示了如何通过使用 `index` 标识符捕获任意表达式(`0`)来创建生成器闭包。

    use capture_it::capture;

    // You can capture an expression, as we do in c++'s lambda capture.
    //
    // Any identifier prefixed with *(asterisk) declared as mutable.
    let mut gen = capture!([*index = 0], move || {
        index += 1;
        index
    });

    assert!((gen(), gen(), gen(), gen(), gen()) == (1, 2, 3, 4, 5));

由于 `capture` 宏的函数参数必须使用 `move` 闭包,因此必须显式列出引用捕获;它们由 `&` 或 `&mut` 前缀表示,如常规 Rust 语法。

    use capture_it::capture;
    let mut num = 0;
    let mut gen = capture!([&mut num], move || {
        *num += 1;
        *num
    });

    assert!((gen(), gen(), gen(), gen(), gen()) == (1, 2, 3, 4, 5));

`capture!` 宏默认为每个传入的参数调用 `Clone::clone`,这是创建闭包的一种更方便的方式。

    use capture_it::capture;
    use std::sync::{Arc, Mutex};

    let arc = Arc::new(Mutex::new(0));

    // From this ...
    std::thread::spawn({
        let arc = arc.clone();
        move || {
            *arc.lock().unwrap() += 1;
        }
    });

    // To this
    std::thread::spawn(capture!([arc], move || {
        *arc.lock().unwrap() += 1;
    }));

    // The naive spin wait ...
    while Arc::strong_count(&arc) > 1 {
        std::thread::yield_now();
    }

    assert_eq!(*arc.lock().unwrap(), 2);

此宏特别适用于需要通过 `Clone` 将多个 `Arc` 实例传递到不同闭包的情况。查看以下示例,了解它是如何简化传统块捕获的。

    use capture_it::capture;
    use std::sync::Arc;

    let arc = Arc::new(());
    let arc2 = arc.clone(); // let's just think these are all different variables
    let arc3 = arc.clone();
    let arc4 = arc.clone();

    let while_strong_count = |arc: &Arc<()>, pred_continue: fn(usize) -> bool| {
        while pred_continue(Arc::strong_count(arc)) {
            std::thread::yield_now();
        }
    };

    // Before, when you have to capture variables by copy ...
    std::thread::spawn({
        let arc = arc.clone();
        let arc2 = arc2.clone();
        let arc3 = arc3.clone();
        let arc4 = arc4.clone();

        move || {
            while_strong_count(&arc, |x| x >= 8);

            // we have to explicitly capture them.
            drop((arc2, arc3, arc4));
        }
    });

    // Then, we can write same logic with above, but in much more concise way
    std::thread::spawn(capture!([arc, arc2, arc3, arc4], move || {
        while_strong_count(&arc, |x| x >= 12);

        // `capture!` macro automatically captures all specified variables into closure,
        // thus, we don't need to explicitly capture them.
        // drop((arc2, arc3, arc4));
    }));

    assert!(Arc::strong_count(&arc) == 12);

    // as all variables are captured by clone, we can still owning `arc*` series
    drop((arc2, arc3, arc4));

    while_strong_count(&arc, |x| x > 1);

除了捕获列表中指定的变量外,所有变量都遵循Rust的正常闭包规则,因此如果您需要获取变量的所有权,只需将其名称从捕获列表中删除即可。

    use capture_it::capture;
    use std::sync::Arc;

    let cloned = Arc::new(());
    let moved = cloned.clone();

    std::thread::spawn(capture!([cloned], move || {
        // Explicit 'move' capture
        drop(moved);
    }));

    // 'moved' was moved. So we cannot use it here.
    // drop(moved);

    while Arc::strong_count(&cloned) > 1 {
        std::thread::yield_now();
    }

异步块遵循相同的规则。

    use capture_it::capture;
    use futures::{SinkExt, StreamExt};

    let (tx, mut rx) = futures::channel::mpsc::unbounded::<usize>();

    let task1 = capture!([*tx], async move {
        // `move` is mandatory
        for val in 1..=3 {
            tx.send(val).await.unwrap();
        }
    });

    let task2 = capture!([*tx], async move {
        for val in 4..=6 {
            tx.send(val).await.unwrap();
        }
    });

    drop(tx); // we still have ownership of tx

    task2.await;
    task1.await;

    for val in (4..=6).chain(1..=3) {
        assert_eq!(rx.next().await.unwrap(), val);
    }

额外说明:

capture 宏包含几个语法糖。例如,如果您想捕获类型 &str 作为相应的 ToOwned 类型,即 String,您可以使用 Own(..) 装饰器。

    use capture_it::capture;

    let hello = "hello, world!";
    let mut gen = capture!([*Own(hello), *times = 0], move || {
        times += 1;
        hello.push_str(&times.to_string());
        hello.clone()
    });

    assert_eq!(gen(), "hello, world!1");
    assert_eq!(gen(), "hello, world!12");
    assert_eq!(gen(), "hello, world!123");

Weak 装饰器用于捕获 ArcRc 的降级实例。

    use capture_it::capture;
    use std::rc::Rc;
    use std::sync::Arc;

    let rc = Rc::new(());
    let arc = Arc::new(());

    let closure = capture!([Weak(rc), Weak(arc)], move || {
        assert!(rc.upgrade().is_none());
        assert!(arc.upgrade().is_some());
    });

    drop(rc); // Let weak pointer upgrade of 'rc' fail
    closure();

Some 装饰器对于在 FnMut 函数中模拟 FnOnce 很有用。

    use capture_it::capture;

    let initial_value = ();
    let mut increment = 0;

    let mut closure = capture!([*Some(initial_value), &mut increment], move || {
        if let Some(_) = initial_value.take() {
            // Evaluated only once, as we can take out `initial_value` only for single time...
            *increment = 100;
        } else {
            *increment += 1;
        }
    });

    closure();
    closure();
    closure();

    assert_eq!(increment, 102);

任何具有单个参数的函数调用都可以用作装饰器。例如,capture 宏的正常克隆表示形式被替换为 Clone::clone(var)

    use capture_it::capture;

    let clone1 = std::sync::Arc::new(());
    let clone2 = clone1.clone();

    // following capture statement, `clone1` and `Clone::clone(&clone2)` behave equivalent.
    let closure = capture!([clone1, Clone::clone(&clone2)], move || {
        drop((clone1, clone2)); // Explicit drop will make this closure `FnOnce`
    });

    closure();

或者,您可以将调用 self 的函数的返回值作为其变量名来捕获。函数调用可以包含参数,但有一些限制;例如,重新链接到函数的返回值将不会工作(例如,var.foo().bar()....)。只允许一个函数调用。

装饰器对于捕获简单的类型变化很有用;如果您想捕获复杂表达式,最好使用 a=b 的赋值语法。

    use std::{rc::Rc, sync::Arc};

    use capture_it::capture;

    let arc = Arc::new(());
    let rc = Rc::new(());

    let weak_arc = Arc::downgrade(&arc);
    let weak_rc = Rc::downgrade(&rc);

    drop(arc);

    // The return value of `.upgrade()` will be captured as of its name.
    let closure = capture!([weak_arc.upgrade(), weak_rc.upgrade()], move || {
        assert!(weak_arc.is_none());
        assert!(weak_rc.is_some());
    });

    closure();

琐事:

其他闭包包使用更直观的捕获语法...

例如,closure 包中的闭包参数语法更直观。

另一方面,用于表示 * 的可变性的前缀是不直观且难以理解的 - 我们为什么要这样做呢?

引入新的语法是一个很有吸引力的选项,但默认情况下,大多数这类尝试都无法被 rustfmt 工具很好地理解。

由于闭包宏通常将函数体作为宏参数传递,如果 rustfmt 解析器无法解析宏参数,则较长的体将失去格式化器的优势。

另一方面,capture_it::capture 宏是Rust的有效语法(至少在语法上),它只是简单地作为宏参数传递一个数组和单个函数块。(同样,括在方括号中的捕获列表可以用类似C++的方式使用。)

因此,您在 capture_it::capture 宏中定义的任何捕获和功能块都可以由 rustfmt 格式化,这是我个人认为非常重要的一点。

无运行时依赖