学习笔记十二——Rust 高阶函数彻底入门（超详细过程解析 + 每步数值追踪）

💡 彻底搞懂 Rust 高阶函数！新手最容易卡住的语法 + 调用流程全讲透（含逐步拆解）

Rust 函数式编程中有一个常见却经常让人懵的概念：高阶函数（Higher-Order Function）

一看到 fn(i32) -> i32、|x| x + 1、f(f(x)) 很多人都想关掉编辑器 😢

别担心！这篇文章是为完全零基础的新手 写的，不仅讲清楚高阶函数是什么、怎么用、每一步调用发生了什么，还会带你用"代入值"一步步算清楚过程。

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🧠 什么是高阶函数？为什么叫"高阶"？

我们常写的普通函数，只是"接收数据 → 处理 → 返回结果"。

而高阶函数是一种"接收函数 / 返回函数"的函数，意思是它可以把函数当作数据一样操作！

通俗点讲，高阶函数能做两件事：

1. ✅ 把函数作为参数传入
2. ✅ 把函数作为返回值返回出来

这就是"比普通函数高一阶"的原因！

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📌 第一次看到 apply_twice 是不是很迷？我们一步步拆解

来看下面这个典型示例：

fn apply_twice(f: fn(i32) -> i32, x: i32) -> i32 {
    f(f(x))
}

别慌，我们来逐句解释每个部分到底是什么意思：

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🔍 f: fn(i32) -> i32 到底是啥？

这表示 f 是一个函数，它的"输入是 i32，输出也是 i32"。

就像这样一个函数：

fn add_one(n: i32) -> i32 {
    n + 1
}

它就符合 fn(i32) -> i32 的格式。

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🧠 再看整行函数定义：

fn apply_twice(f: fn(i32) -> i32, x: i32) -> i32

• f 是一个函数
• x 是一个普通的整数
• 返回值类型是 i32

也就是说：你把一个函数和一个数字交给我，我来帮你"连续调用两次这个函数"。

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🧪 然后看函数体：f(f(x)) 是什么逻辑？

拆成两步理解：

1. f(x)：先对 x 调用一次 f
2. f(f(x))：再把结果作为新参数，再次调用 f

是不是像数学里的 f(f(x))？

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✅ 用 add_one + apply_twice 的完整示例来演示

fn add_one(n: i32) -> i32 {
    println!("调用 add_one({})", n);
    n + 1
}

fn apply_twice(f: fn(i32) -> i32, x: i32) -> i32 {
    println!("第一次调用：f({})", x);
    let first = f(x);
    println!("第一次结果：{}", first);

    println!("第二次调用：f({})", first);
    let second = f(first);
    println!("第二次结果：{}", second);

    second
}

fn main() {
    let result = apply_twice(add_one, 5);
    println!("最终结果是：{}", result);
}

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✅ 输出结果：

第一次调用：f(5)
调用 add_one(5)
第一次结果：6
第二次调用：f(6)
调用 add_one(6)
第二次结果：7
最终结果是：7

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✅ 过程追踪表：

步骤	表达式	值
第一次调用	f(x) = add_one(5)	6
第二次调用	f(6) = add_one(6)	7
返回值	7	✅

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🧠 闭包 |x| x * 2 到底是个啥？

你可能看到过这种写法：

let double = |x| x * 2;

这其实就是一个"没有名字的函数"，我们叫它闭包 或匿名函数。

和普通函数的写法效果一样：

fn double(x: i32) -> i32 {
    x * 2
}

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✅ 闭包支持捕获外部变量：

fn main() {
    let multiplier = 3;

    let multiply = |x: i32| x * multiplier; // multiplier 是从外面拿到的

    println!("3 * 4 = {}", multiply(4)); // 输出：12
}

闭包最强大的一点：可以捕获函数外的变量并使用！

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🔁 函数还能作为"返回值"？可以做函数工厂！

看这个例子：

fn make_adder(n: i32) -> impl Fn(i32) -> i32 {
    move |x| x + n
}

fn main() {
    let add_five = make_adder(5);   // 生成一个加5的函数
    println!("{}", add_five(10));   // 输出：15
}

步骤	说明
make_adder(5)	返回闭包 `
add_five(10)	实际是 10 + 5 = 15

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✅ 一图总结：Rust 高阶函数核心语法

表达式	含义	示例
f: fn(i32) -> i32	参数是函数	apply_twice(add_one, 5)
f(f(x))	连续调用 f 两次	add_one(add_one(5))
`	x	x * 2`
`move	x	x + n`
impl Fn(...)	函数返回值是闭包	-> impl Fn(i32) -> i32

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✅ 总结回顾

Rust 中的高阶函数，是编程中的"套路神器"：

特点	用途
✅ 抽象逻辑	提取公共流程
✅ 更简洁	map/filter 替代 for
✅ 更安全	闭包拥有环境，不容易出错
✅ 更组合	函数传来传去，模块组合更自由