클로저: 자신의 환경을 캡처하는 익명 함수

• 클로저 : 변수에 저장하거나 다른 함수에 인수로 전달할 수 있는 익명 함수
  • 한 곳에서 클로저를 만들고 다른 콘텍스트(스코프)에서 이를 호출하여 평가할 수 있음
  • 정의된 스코프에서 값을 캡처할 수 있음. 즉, 클로저가 자신이 만들어진 시점의 변수(스코프 안의 값)를 기억해서, 나중에 클로저가 실행될 떄 그 값을 그대로 사용할 수 있음

클로저 타입 추론과 명시

• 클로저는 보통 짧은 콘텍스트 내에서만 사용되고 외부에 노출되지 않으므로, 타입명시를 하지 않아도 됨 (컴파일러가 추론해 줌)
• 클로저의 매개변수와 반환 타입은 최초 사용 시점에 추론 됨
• 한 번 추론된 타입은 그 클로저에 고정 됨 (여러 타입으로 재사용할 수 없음)

참조자를 캡처하거나 소유권 이동하기

• 클로저를 캡처하는 방식 3가지
  • 불변 참조로 캡처 (&T)
    • 값을 읽기만 할 때 사용하며, 여러개의 불변 참조자를 동시에 가질 수 있기 때문에 클로저 호출 전 후로 변수를 자유롭게 사용할 수 있음
  • 가변 참조로 캡처 (&mut T)
    • 값 수정이 필요할 때 사용되며, 가변 참조는 동시에 다른 참조를 허용하지 않기 때문에 클로저의 정의 ~ 호출 사이에 불변 참조 사용이 불가 (가변 대여가 끝난 시점에서는 사용 가능)
  • 소유권 이동으로 캡처 (T)
    • 값 자체를 소유해야 하는 경우 사용되며, 클로저의 정의 앞부분에 move 키워드를 집어넣어 캡처된 값의 소유권을 클로저로 넘겨야 함을 명시 해야 함 (move 키워드를 붙이면 강제로 소유권을 클로저로 이전 함)

캡처된 값을 클로저 밖으로 이동하기와 Fn트레이트

• 클로저가 환경으로부터 값을 캡처하고 다루는 방식은 이 클로저가 구현하는 트레이트에 영향을 주고, 트레이트는 함수와 구조체가 사용할 수 있는 클로저의 종류를 명시할 수 있는 방법
• 러스트에서는 클로저를 작성하면, 그 클로저의 “캡처 방식(외부 변수를 다루는 방식)”에 따라 컴파일러가 자동으로 적절한 트레이트(FnOnce, FnMut, Fn)를 구현해줌

트레이트	클로저의 행동	호출 가능 횟수
FnOnce	캡처된값을 본문 밖으로 이동(move) 시킴	1번만 가능
FnMut	캡처된값을 변경(mutate) 함	여러 번 가능
Fn	이동, 변경, 캡처를 하지 않음	여러 번 가능

반복자로 일련의 아이템 처리하기

• 반복자는 각 아이템을 순회하고 언제 시퀀스가 종료될지 결정하는 로직을 담당
• 러스트에서의 반복자는 게으른데, 이는 반복자를 사용하는 메서드를 호출하여 반복자를 소비하기 전까지는 동작을 하지 않는다는 의미 ( 지연평가(lazy evalutaion) )

Iterator 트레이트와 next 메서드

pub trait Iterator {
    type Item;
    fn next(&mut self) -> Option<Self::Item>;
    // 기본 구현이 있는 메서드 ...
}

• 모든 반복자는 표준 라이브러리에 정의된 Iterator라는 트레이트를 구현
• Item 타입은 반복자로부터 반환되는 타입
• next 메서드는 Some으로 감싼 반복자의 아이템을 하나씩 반환하고, 반복자가 종료될 때는 None을 반환
• 반복자에 대한 next 메서드 호출은 반복자 내부의 상태를 변경하여 반복자가 현재 시퀀스의 어디에 있는지 추적 ( “반복자로부터 하나의 아이템을 소비 한다”고 말하기도 함 )

반복자의 종류와 동작방식

| 메서드 | 반환하는 값 | 반복자가 가지는 참조 형태 | 사용 목적 | | ————- | ————————— | ————– | ————————— | | iter() | 각 요소에 대한 불변 참조(\&T) | &T | 데이터를 읽기만 할 때 사용 | | iter_mut() | 각 요소에 대한 가변 참조(\&mut T) | &mut T | 데이터를 변경하고 싶을 때 사용 | | into_iter() | 각 요소의 소유권(T) | 값 자체 | 데이터를 소유권 이전하면서 소비할 때 사용 |

반복자를 소비하는 메서드

• Iterator 트레이트의 메서드 중 next를 호출하는 메서드들을 소비 어댑터 라고 하는데, 호출하면 반복자를 소비하기 때문 (대표적으로 sum 메서드가 있음)
• 대표적으로 sum 메서드가 있으며, 반복자의 소유권을 가져온 다음 반복적으로 next를 호출하는 방식으로 전체를 순회하여 각 아이템을 더한 합계를 반환함

다른 반복자를 생성하는 메서드

• 반복자 어댑터 는 Iterator 트레이트에 정의된 메서드로 반복자를 소비하지 않고, 대신 원본 반복자의 어떤 측면을 바꿔서 다른 반복자를 제공함
• 대표적으로 map 메서드가 있으며, 클로저를 인수로 받아서 각 아이템에 대해 호출하고 아이템 전체를 순회하여 수정된 아이템들을 생성하는 새로운 반복자를 반환 ( 반복자는 지연 평가 방식을 사용하므로, map함수는 단순히 어떻게 변환할지만 정의 하고, 이를 collect 와 같은 메서드로 소비 해야함 )

성능 비교하기: 루프 vs 반복자

• 반복자는 비용 없는 추상화의 대표적인 예로, 이를 사용하는 것은 추가적인 런타임 오버헤드가 없음
  • 비용 없는 추상화(Zero-cost abstraction)라는 개념은 프로그래밍 언어에서 고수준의 문법이나 개념을 사용해도, 런타임 성능에 추가 비용이 전혀 들지 않는 설계를 말함
• 반복자를 사용해도 컴파일 시점에서 루프가 언롤링되고 배열 접근 검사와 오버헤드가 제가되므로 매우 효율적
  • 언롤링(unrolling)은 루프 제어 코드의 오버헤드를 제거하고 대신 루프의 각 순회에 해당하는 반복되는 코드를 생성하는 최적화 방법