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2021/05/02 04:31

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-`FnMut`トレイトを実装するときは、そのクロージャが束縛されている変数（`func`）に`mut`キーワードが必要になります。
+`FnMut`トレイトを実装するときは、そのクロージャに束縛されている変数（`func`）に`mut`キーワードが必要になります。
@@ -16,7 +16,7 @@
-クロージャは「無名関数」と「捕捉した環境」からなるデータ構造です。Rustではクロージャを作る構文（例：`|| {..}`）は糖衣構文になっており、コンパイラはそれに対して以下を自動生成します。
+クロージャは「無名関数」と「捕捉した環境」からなるデータ構造です。Rustではクロージャを作る構文（`|| {..}`）は糖衣構文になっており、コンパイラはそれに対して以下を自動生成します。
@@ -56,6 +56,186 @@
 ```rust
+struct FuncEnv1<'a> {
+    count: &'a mut i32,
+    str: String,
+}
+```
+クロージャトレイトは、無名関数が環境をどう使うかによって、以下の3種類に分けられています。
+`FnOnce`トレイト（[ドキュメント](https://doc.rust-lang.org/std/ops/trait.FnOnce.html)）：
+- 無名関数を表す`call_once(self, args: Args)`メソッドの実装を要求する
+- このメソッドの第1引数は`self`なので環境の所有権をとる。そのため1回しかコールできない
+`FnMut`トレイト（[ドキュメント](https://doc.rust-lang.org/std/ops/trait.FnMut.html)）：
+- 無名関数を表す`call_mut(&mut self, args: Args)`メソッドの実装を要求する
+- このメソッドの第1引数は`&mut self`なので何度でもコールできるが、環境の内容を変更することがある
+- `FnMut`トレイトを実装するには、`FnOnce`トレイトも実装しなければならない
+`Fn`トレイト（[ドキュメント](https://doc.rust-lang.org/std/ops/trait.Fn.html)）：
+- 無名関数を表す`call(&self, args: Args)`メソッドの実装を要求する
+- このメソッドの第1引数は`&self`なので何度でもコールできる。環境の内容は変更しない
+- `Fn`トレイトを実装するには、`FnMut`と`FnOnce`トレイトも実装しなければならない
+最初に言ったとおり、例1のクロージャと例2のクロージャでは実装しているトレイトが異なります。
+- 例1のクロージャ：`FnOnce`トレイトだけを実装している
+- 例2のクロージャ：`FnOnce`トレイトと`FnMut`トレイトの両方を実装している
+このことを確認してみましょう。例1を以下のように書き換えます。
+```rust
+// 例1の修正版
+// この関数は引数にFnMutを実装するクロージャをとる
+fn take_fn_mut(func: &mut impl FnMut()) {
+    func();
+}
+// この関数は引数にFnOnceを実装するクロージャをとる
+fn take_fn_once(func: impl FnOnce()) {
+    func();
+}
+fn main() {
+    let str = "string".to_string();
+    let mut count = 10;
+    let func = || {
+        count += 1;
+        std::mem::drop(str);
+    };
+    // FnMutではないのでコンパイルできない
+    take_fn_mut(&mut func);
+    // FnOnceなのでコンパイルできる
+    take_fn_once(func);
+}
+```
+このコードは`take_fn_mut(&mut func);`のところで以下のようなコンパイルエラーになります。
+```console
+$ cargo check
+...
+error[E0525]: expected a closure that implements the `FnMut` trait, but this closure only implements `FnOnce`
+  --> src/bin/main1.rs:17:16
+   |
+17 |     let func = || {
+   |                ^^ this closure implements `FnOnce`, not `FnMut`
+18 |         count += 1;
+19 |         std::mem::drop(str);
+   |                        --- closure is `FnOnce` because it moves the variable `str` out of its environment
+...
+23 |     take_fn_mut(&mut func);
+   |     ----------- the requirement to implement `FnMut` derives from here
+```
+**エラーの内容**
+- クロージャが`FnMut`を実装していることが期待されているが、実際には`FnOnce`しか実装していない
+- クロージャは`FnOnce`を実装する（`FnMut`ではない）
+- クロージャが`FnOnce`なのは、変数`str`を環境（の匿名`struct`）からメソッド本体にムーブアウトするから
+先ほど示したように、例1の匿名型は以下のようになります。
+```rust
 struct MyFuncEnv<'a> {
     count: &'a mut i32,
@@ -68,61 +248,109 @@
-クロージャトレイトは、無名関数が環境をどう使うかによって、以下の3種類に分けられています。
-`FnOnce`トレイト（[ドキュメント](https://doc.rust-lang.org/std/ops/trait.FnOnce.html)）：
-- 無名関数を表す`call_once(self, args: Args)`メソッドの実装を要求する
-- このメソッドの第1引数は`self`なので環境の所有権をとる。そのため1回しかコールできない
-`FnMut`トレイト（[ドキュメント](https://doc.rust-lang.org/std/ops/trait.FnMut.html)）：
-- 無名関数を表す`call_mut(&mut self, args: Args)`メソッドの実装を要求する
-- このメソッドの第1引数は`&mut self`なので何度でもコールできるが、環境の内容を変更することがある
-- `FnMut`トレイトを実装するには、`FnOnce`トレイトも実装しなければならない
-`Fn`トレイト（[ドキュメント](https://doc.rust-lang.org/std/ops/trait.Fn.html)）：
-- 無名関数を表す`call(&self, args: Args)`メソッドの実装を要求する
-- このメソッドの第1引数は`&self`なので何度でもコールできる。環境の内容は変更しない
-- `Fn`トレイトを実装するには、`FnMut`と`FnOnce`トレイトも実装しなければならない
-最初に言ったとおり、例1のクロージャと例2のクロージャでは実装しているトレイトが異なります。
-- 例1のクロージャ：`FnOnce`トレイトだけを実装している
-- 例2のクロージャ：`FnOnce`トレイトと`FnMut`トレイトの両方を実装している
-このことを確認してみましょう。例1を以下のように書き換えます。
-```rust
-// 例1の修正版
+`std::mem::drop`は`self.str`の所有権を取るため、無名関数は第1引数に`self`を取る必要があります（`&mut self`や`&self`ではだめです）　そのため、このクロージャは`call_once(self, args: Args)`の実装を持つ`FnOnce`しか実装できません。
+一方、例2のクロージャは`FnOnce`に加えて`FnMut`を実装します。そのため以下のように書き換えてもコンパイルエラーになりません。
+```rust
+// 例2の修正版
+fn main() {
+    let mut count = 10;
+    // mutを追加した
+    let mut func = || {
+        count += 1;
+    };
+    // どちらもコンパイルできる
+    take_fn_mut(&mut func);
+    take_fn_once(func);
+}
+```
+クロージャの本体から`std::mem::drop`がなくなったために、所有権を取る必要がなくなり、`FnMut`が要求する`call_mut(&mut self, args: Args)`が実装できるようになったからです。
+最後に`FnMut`だと`func`に`mut`が必要になる理由ですが、これはクロージャが匿名`struct`であることで説明できます。現時点はnightly版のコンパイラ限定ですが、クロージャの`struct`と`FnMut`などの実装を自分で書くこともできます。それを使うと例2は以下のように実装できます。（`cargo +nightly run`で実行できます）
+```rust
+// `FnMut`などの実装を提供するには、現時点ではnightly版コンパイラで、
+// 以下の実験的なフィーチャをオンにしないといけない
+#![feature(fn_traits, unboxed_closures)]
+// 例2のクロージャの環境。countの&mut参照を持つ
+struct FuncEnv2<'a> {
+    count: &'a mut i32,
+}
+// FnOnceの実装
+// FnMutを実装するためには、まずFnOnceを実装しないといけない
+impl<'a> FnOnce<()> for FuncEnv2<'a> {
+    type Output = ();  // クロージャの戻り値型
+    // call_onceを実装する。このメソッドはselfを取る
+    extern "rust-call" fn call_once(self, _args: ()) -> Self::Output {
+        *self.count += 1;
+    }
+}
+// FnMutの実装
+impl<'a> FnMut<()> for FuncEnv2<'a> {
+    // call_mutを実装する。このメソッドは&mut selfを取る
+    extern "rust-call" fn call_mut(&mut self, _args: ()) -> Self::Output {
+        *self.count += 1;
+    }
+}
@@ -148,30 +376,32 @@
 fn main() {
-    let str = "string".to_string();
     let mut count = 10;
+    // funcの実体は環境を表すstruct
-    let func = || {
+    let mut func = FuncEnv2 {
-        count += 1;
+        count: &mut count,
-        std::mem::drop(str);
     };
+    // FnMutを実装するのでcall_mut(&mut self, ...)を呼ぼうとする
+    // &mut self（&mut funcと同じ）をするためにはfuncがmutでないとならない
+    func();
-    // FnMutではないのでコンパイルできない
+    // これらも問題なく呼べる
     take_fn_mut(&mut func);
-    // FnOnceなのでコンパイルできる
     take_fn_once(func);
 }
@@ -180,236 +410,6 @@
-このコードは`take_fn_mut(&mut func);`のところで以下のようなコンパイルエラーになります。
-```console
-$ cargo check
-...
-error[E0525]: expected a closure that implements the `FnMut` trait, but this closure only implements `FnOnce`
-  --> src/bin/main1.rs:17:16
-   |
-17 |     let func = || {
-   |                ^^ this closure implements `FnOnce`, not `FnMut`
-18 |         count += 1;
-19 |         std::mem::drop(str);
-   |                        --- closure is `FnOnce` because it moves the variable `str` out of its environment
-...
-23 |     take_fn_mut(&mut func);
-   |     ----------- the requirement to implement `FnMut` derives from here
-```
-**エラーの内容**
-- クロージャが`FnMut`を実装していることが期待されているが、実際には`FnOnce`しか実装していない
-- クロージャは`FnOnce`を実装する（`FnMut`ではない）
-- クロージャが`FnOnce`なのは、変数`str`を環境（の匿名`struct`）からメソッド本体にムーブアウトするから
-先ほど示したように、例1の匿名型は以下のようになります。
-```rust
-struct MyFuncEnv<'a> {
-    count: &'a mut i32,
-    str: String,
-}
-```
-`std::mem::drop`は`self.str`の所有権を取るため、無名関数は第1引数に`self`を取る必要があります（`&mut self`や`&self`ではだめです）　そのため、このクロージャは`call_once(self, args: Args)`の実装を持つ`FnOnce`しか実装できません。
-一方、例2のクロージャは`FnOnce`に加えて`FnMut`を実装します。そのため以下のように書き換えてもコンパイルエラーになりません。
-```rust
-// 例2の修正版
-fn main() {
-    let mut count = 10;
-    // mutを追加した
-    let mut func = || {
-        count += 1;
-    };
-    // どちらもコンパイルできる
-    take_fn_mut(&mut func);
-    take_fn_once(func);
-}
-```
-クロージャの本体から`std::mem::drop`がなくなったために、所有権を取る必要がなくなり、`FnMut`が要求する`call_mut(&mut self, args: Args)`が実装できるようになったからです。
-最後に`FnMut`だと`func`に`mut`が必要になる理由ですが、これはクロージャが匿名`struct`であることで説明できます。現時点はnightly版のコンパイラ限定ですが、クロージャの`struct`と`FnMut`などの実装を自分で書くこともできます。それを使うと例2は以下のように実装できます。（`cargo +nightly run`で実行できます）
-```rust
-// `FnMut`などの実装を提供するには、現時点ではnightly版コンパイラで、
-// 以下の実験的なフィーチャをオンにしないといけない
-#![feature(fn_traits, unboxed_closures)]
-// 例2のクロージャの環境。countの&mut参照を持つ
-struct FuncEnv2<'a> {
-    count: &'a mut i32,
-}
-// FnOnceの実装
-// FnMutを実装するためには、まずFnOnceを実装しないといけない
-impl<'a> FnOnce<()> for FuncEnv2<'a> {
-    type Output = ();  // クロージャの戻り値型
-    // call_onceを実装する。このメソッドはselfを取る
-    extern "rust-call" fn call_once(self, _args: ()) -> Self::Output {
-        *self.count += 1;
-    }
-}
-// FnMutの実装
-impl<'a> FnMut<()> for FuncEnv2<'a> {
-    // call_mutを実装する。このメソッドは&mut selfを取る
-    extern "rust-call" fn call_mut(&mut self, _args: ()) -> Self::Output {
-        *self.count += 1;
-    }
-}
-// この関数は引数にFnMutを実装するクロージャをとる
-fn take_fn_mut(func: &mut impl FnMut()) {
-    func();
-}
-// この関数は引数にFnOnceを実装するクロージャをとる
-fn take_fn_once(func: impl FnOnce()) {
-    func();
-}
-fn main() {
-    let mut count = 10;
-    // funcの実体は環境を表すstruct
-    let mut func = FuncEnv2 {
-        count: &mut count,
-    };
-    // FnMutを実装するのでcall_mut(&mut self, ...)を呼ぼうとする
-    // &mut self（&mut funcと同じ）をするためにはfuncがmutでないとならない
-    func();
-    // これらも問題なく呼べる
-    take_fn_mut(&mut func);
-    take_fn_once(func);
-}
-```
 `func()`としたとき、このクロージャは`FnMut`を実装するために、`call_mut(&mut self, ...)`メソッドを呼ぼうとします。`&mut self`は`&mut func`と同じですが、それをするためには、`func`が`mut`の必要があります。