関数ポインタ（fn） / 高階関数

// 関数ポインタの型： fn(引数型) -> 戻り値型
fn add(x: i32, y: i32) -> i32 { x + y }
let f: fn(i32, i32) -> i32 = add;

// 関数を引数として受け取る高階関数
fn apply(f: fn(i32) -> i32, x: i32) -> i32 { f(x) }

// 関数ポインタを要素とするベクタ
let funcs: Vec<fn(i32) -> i32> = vec![double, square];

// メソッドを関数ポインタとして渡す（UFCS記法）
let doubled: Vec<i32> = nums.iter().map(|x| x * 2).collect();
let lengths: Vec<usize> = words.iter().map(|s| s.len()).collect();

// 関数ポインタとして扱う関数定義
fn double(x: i32) -> i32 { x * 2 }
fn square(x: i32) -> i32 { x * x }
fn is_even(x: &i32) -> bool { x % 2 == 0 }

// 関数ポインタを引数として受け取る高階関数
fn apply_all(funcs: &[fn(i32) -> i32], x: i32) -> Vec<i32> {
    funcs.iter().map(|f| f(x)).collect()
}

fn main() {
    // 関数ポインタを変数に代入します。
    let f: fn(i32) -> i32 = double;
    println!("double(5) = {}", f(5));  // 10

    // 関数ポインタの配列
    let ops: Vec<fn(i32) -> i32> = vec![double, square];
    let results = apply_all(&ops, 4);
    println!("results: {:?}", results);  // [8, 16]

    // map に既存の関数を直接渡します。
    let words = vec!["hello", "world", "rust"];
    let lengths: Vec<usize> = words.iter().map(str::len).collect();
    println!("lengths: {:?}", lengths);  // [5, 5, 4]

    // filter に関数ポインタを渡します。
    let nums = vec![1, 2, 3, 4, 5, 6];
    let evens: Vec<&i32> = nums.iter().filter(is_even).collect();
    println!("evens: {:?}", evens);  // [2, 4, 6]

    // String::from を map で使います。
    let strs = vec!["a", "b", "c"];
    let owned: Vec<String> = strs.iter().map(|s| s.to_string()).collect();
    println!("owned: {:?}", owned);

    // 関数を返す高階関数（クロージャを返します）
    fn make_adder(n: i32) -> impl Fn(i32) -> i32 {
        move |x| x + n
    }
    let add5 = make_adder(5);
    let add10 = make_adder(10);
    println!("add5(3) = {}", add5(3));   // 8
    println!("add10(3) = {}", add10(3)); // 13

    // コールバックパターン
    fn transform(data: &[i32], callback: fn(i32) -> i32) -> Vec<i32> {
        data.iter().map(|&x| callback(x)).collect()
    }
    let doubled = transform(&[1, 2, 3, 4], double);
    println!("doubled: {:?}", doubled);  // [2, 4, 6, 8]
}

関数ポインタ型『fn(T) -> U』はキャプチャを持たない純粋な関数への参照です。クロージャトレイト『Fn』『FnMut』『FnOnce』とは異なり、スタック上のデータを参照しないため、スレッド間で安全に共有できます。

『map(str::len)』や『filter(is_even)』のように既存の関数を直接イテレータのアダプタに渡せます。これはクロージャ『|s| s.len()』より簡潔に書けることがあります。

関数を返す場合は『impl Fn()』を戻り値型に使うのが便利です（Rustコンパイラが型を推論します）。クロージャでキャプチャが必要な場合は『move』を付けてください。クロージャトレイトの詳細はFn / FnMut / FnOnce トレイトを参照してください。