面试题：Rust闭包在Hello, World示例中的应用原理

Question

在Rust闭包入门的Hello, World示例中，假设闭包用于处理字符串拼接，现有字符串`let greeting = "Hello";`和`let name = "World";`，请用闭包实现将它们拼接成`Hello, World`并打印输出，同时解释闭包在此处捕获变量的方式及生命周期处理。

Answer 1

fn main() {
    let greeting = "Hello";
    let name = "World";
    let closure = || format!("{}, {}", greeting, name);
    println!("{}", closure());
}

闭包捕获变量的方式

在上述代码中，闭包 || format!("{}, {}", greeting, name) 捕获了外部变量 greeting 和 name。Rust闭包捕获变量有三种方式，分别对应 Fn 特质家族中的不同特质：

1. 按值捕获（FnOnce）：闭包获取变量的所有权，只能调用一次。
2. 按可变引用捕获（FnMut）：闭包获取变量的可变引用，可以多次调用并修改变量。
3. 按不可变引用捕获（Fn）：闭包获取变量的不可变引用，可以多次调用，但不能修改变量。

在这个例子中，闭包按不可变引用捕获了 greeting 和 name，因为 format! 宏只需要对它们的不可变访问，所以闭包实现了 Fn 特质。

生命周期处理

闭包捕获的变量的生命周期与闭包本身的生命周期相关。在这个例子中，greeting 和 name 是字符串字面量，它们的生命周期是 'static。闭包捕获了这些变量的不可变引用，这些引用的生命周期被闭包的调用者所约束。因为闭包在 main 函数内定义和调用，所以闭包的生命周期与 main 函数的生命周期一致，直到 main 函数结束，闭包及其捕获的引用才会失效。由于 greeting 和 name 的生命周期是 'static，它们的生命周期长于闭包的生命周期，因此不存在生命周期不匹配的问题。