Rust标准库闭包参数:运行时还是编译时？

Question

我正在浏览Rust标准库.我认为当一个闭包作为参数传递给一个函数时,它会在运行时传递.例如,来自Iterator特征:

fn filter<'r>(self, predicate: 'r |&A| -> bool) -> Filter<'r, A, Self>

'predicate'这里不是通用参数,而是普通的运行时参数.但这不意味着编译器无法内联调用'谓词'吗？这是一个深思熟虑的设计选择[例如为了避免代码膨胀]或者Rust语言没有提供在编译时传递闭包的方法吗？

Answer 1

你是正确的,闭包当前是有效的trait对象,也就是说,它们存储一个指向它们实际代码的函数指针(类似于std::functionC++).

这是众所周知的,并不是最终设计,实际上当前的工作发生在"unboxed closures"上,通过使Rust的闭包像C++ 11一样解决这个问题,每个闭包都有一个独特的类型来实现适当的使其可调用的方法.(生锈目前的建议包括3个性状充分的灵活性(Fn,FnMut和FnOnce),见上面有关详细信息,RFC链接).

在那之后,filter可能看起来像

fn filter<'r, F: FnMut<(&A,), bool)>(self, predicate: F) -> Filter<A, Self, F>

(可能有糖,因此可以编写绑定F: |&A| -> bool,或者甚至更多的糖使得可以predicate: impl |&A| -> bool直接编写类似的东西,而无需额外的类型参数(虽然这不会.filter特别适用,因为它需要将类型参数传递给返回类型).)

在这种方案下,仍然可以有一个已擦除的函数类型(例如,停止代码膨胀,或在某些数据结构中存储许多不同的闭包),通过与特征对象工作完全相同的机制,编写类似的东西predicate: &mut FnMut<(&A,), bool>,但这些将不会在迭代器适配器中使用.

此外,还可能对LLVM现在内嵌动态关闭,但它肯定是不容易或保证的,因为它是与静态出动拆箱关闭,如

fn main() {
    for _ in range(0, 100).filter(|&x| x % 3 == 0) {
        std::io::println("tick") // stop the loop being optimised away
    }
}

编译为以下优化的LLVM IR(via rustc --emit=ir -O):

; Function Attrs: uwtable
define internal void @_ZN4main20h9f09eab975334327eaa4v0.0E() unnamed_addr #0 {
entry-block:
  %0 = alloca %str_slice, align 8
  %1 = getelementptr inbounds %str_slice* %0, i64 0, i32 0
  %2 = getelementptr inbounds %str_slice* %0, i64 0, i32 1
  br label %match_else.i

match_else.i:                                     ; preds = %loop_body.i.backedge, %entry-block
  %.sroa.012.0.load1624 = phi i64 [ 0, %entry-block ], [ %3, %loop_body.i.backedge ]
  %3 = add i64 %.sroa.012.0.load1624, 1
  %4 = srem i64 %.sroa.012.0.load1624, 3
  %5 = icmp eq i64 %4, 0
  br i1 %5, label %match_else, label %loop_body.i.backedge

match_else:                                       ; preds = %match_else.i
  store i8* getelementptr inbounds ([4 x i8]* @str1233, i64 0, i64 0), i8** %1, align 8
  store i64 4, i64* %2, align 8
  call void @_ZN2io5stdio7println20h44016c4e880db7991uk11v0.11.0.preE(%str_slice* noalias nocapture nonnull %0)
  br label %loop_body.i.backedge

loop_body.i.backedge:                             ; preds = %match_else, %match_else.i
  %exitcond = icmp eq i64 %3, 100
  br i1 %exitcond, label %join4, label %match_else.i

join4:                                            ; preds = %loop_body.i.backedge
  ret void
}

特别是,过滤器调用是完全内联的:它都在match_else.i:块中,你可以看到%4 = srem i64 ..., 3调用是% 3一段代码,icmp eq i64 %4, 0而是 == 0位.