面试题：Rust闭包中捕获环境变量的方式有哪些及区别

Question

在Rust中，闭包可以捕获其周围环境中的变量。请阐述闭包捕获环境变量的三种方式（按值捕获、按可变引用捕获、按不可变引用捕获），并说明每种方式的适用场景及它们之间的区别。同时，给出简单的代码示例来演示这三种捕获方式。

Answer 1

按值捕获

1. 适用场景：当闭包需要拥有变量的所有权，并可能在之后的某个时间点移动或修改该变量时，适合按值捕获。例如，当闭包需要将捕获的变量传递给另一个函数，并且之后原变量不再使用的场景。
2. 区别：按值捕获时，闭包获取变量的所有权，原变量在闭包外部不可再使用。
3. 代码示例：

fn main() {
    let x = 5;
    let closure = move || {
        println!("x inside closure: {}", x);
    };
    // 下面这行代码会报错，因为x的所有权已经被闭包获取
    // println!("x outside closure: {}", x); 
    closure();
}

按可变引用捕获

1. 适用场景：当闭包需要修改捕获的变量，并且该变量在闭包外部也可能需要被使用时，适合按可变引用捕获。例如，在对一个共享的可变数据结构进行增量更新操作的闭包中使用。
2. 区别：按可变引用捕获允许闭包修改变量，同时要求在闭包使用期间，该变量在其他地方不能被借用（遵循 Rust 的借用规则）。
3. 代码示例：

fn main() {
    let mut x = 5;
    let closure = || {
        x += 1;
        println!("x inside closure: {}", x);
    };
    closure();
    println!("x outside closure: {}", x); 
}

按不可变引用捕获

1. 适用场景：当闭包只需要读取捕获的变量，并且该变量在闭包外部也可能需要被使用时，适合按不可变引用捕获。例如，在对一个共享的只读数据结构进行计算操作的闭包中使用。
2. 区别：按不可变引用捕获只允许闭包读取变量，在闭包使用期间，该变量可以在其他地方被不可变借用，但不能被可变借用。
3. 代码示例：

fn main() {
    let x = 5;
    let closure = || {
        println!("x inside closure: {}", x);
    };
    closure();
    println!("x outside closure: {}", x); 
}