面试题：Rust嵌套函数在复杂数据结构与并发场景下的应用

Question

假设你正在开发一个多线程的Rust应用，数据结构是一个树形结构（自定义结构体表示树节点）。要求利用嵌套函数实现对树节点的并行遍历与数据处理，处理逻辑为对每个节点的数据进行特定运算（例如节点值的平方）。请描述你的设计思路，并编写关键部分的代码实现。

Answer 1

设计思路

1. 定义树节点结构体：创建一个自定义结构体来表示树节点，包含节点数据以及指向子节点的指针。
2. 并行遍历逻辑：使用std::thread::spawn来创建新线程进行子树的遍历。由于Rust所有权系统，需要考虑如何安全地将子树所有权转移到新线程中。
3. 嵌套函数：在主遍历函数内部定义处理节点数据和遍历子树的嵌套函数，这样可以方便地访问主函数的局部变量和环境。

关键代码实现

use std::thread;

// 定义树节点结构体
struct TreeNode {
    data: i32,
    children: Vec<TreeNode>,
}

impl TreeNode {
    fn parallel_traverse(&self) -> i32 {
        // 定义嵌套函数处理单个节点
        fn process_node(node: &TreeNode) -> i32 {
            node.data * node.data
        }

        // 定义嵌套函数并行遍历子树
        fn traverse_children(children: &[TreeNode]) -> i32 {
            let mut handles = vec![];
            for child in children {
                let handle = thread::spawn(move || child.parallel_traverse());
                handles.push(handle);
            }
            let mut total = 0;
            for handle in handles {
                total += handle.join().unwrap();
            }
            total
        }

        let node_result = process_node(self);
        let children_result = traverse_children(&self.children);
        node_result + children_result
    }
}

你可以这样测试代码：

fn main() {
    let tree = TreeNode {
        data: 2,
        children: vec![
            TreeNode {
                data: 3,
                children: vec![TreeNode { data: 4, children: vec![] }],
            },
            TreeNode { data: 5, children: vec![] },
        ],
    };
    let result = tree.parallel_traverse();
    println!("Total result: {}", result);
}