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Alex Mueller 2571cb8847 feat(ux): responsive kurs-sidebar und kapitel-drawer für alle 13 kurse & web-ide
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2026-09-12 13:49:46 +02:00

170 lines
11 KiB
HTML

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<title>Rust 11: Iteratoren &amp; Closures</title>
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<div class="app-layout">
<div class="app-main">
<header>
<div class="header-container">
<div class="header-badge">⚡ Lehrpfad 3: Traits, Generics &amp; Smart Pointer</div>
<h1>Rust 11: Closures &amp; Iterator Pipelines</h1>
<p>Meistere funktionale Programmierung in Rust: Closures (<code>Fn</code>, <code>FnMut</code>, <code>FnOnce</code>), Custom-Iteratoren und hocheffiziente Zero-Cost Iterator-Pipelines.</p>
</div>
</header>
<main class="container">
<!-- 📂 Schnellzugriff & Download -->
<div style="background: #ffffff; border: 1px solid var(--border-color); border-radius: var(--radius-md); padding: 14px 20px; margin-bottom: 25px; display: flex; justify-content: space-between; align-items: center; flex-wrap: wrap; gap: 12px; box-shadow: var(--shadow-sm);">
<div style="font-weight: 700; color: var(--text-main); display: flex; align-items: center; gap: 8px;">
<span>📂 Dateien dieser Lerneinheit:</span>
</div>
<div style="display: flex; gap: 10px; flex-wrap: wrap;">
<a href="aufgabe.rs" class="btn" style="padding: 6px 14px; font-size: 0.88rem; background: var(--primary);" download>📄 aufgabe.rs (Startercode)</a>
<a href="test_aufgabe.rs" class="btn btn-secondary" style="padding: 6px 14px; font-size: 0.88rem;" download>🧪 test_aufgabe.rs (Tests)</a>
<a href="musterloesung.rs" class="btn btn-secondary" style="padding: 6px 14px; font-size: 0.88rem;" download>💡 musterloesung.rs (Lösung)</a>
<a href="README.md" class="btn btn-secondary" style="padding: 6px 14px; font-size: 0.88rem;">📖 README.md</a>
</div>
</div>
<!-- 1. THEORIE: CLOSURES & DIE CLOSURE TRAITS -->
<section class="card">
<h2>⚡ 1. Closures &amp; die Trait-Hierarchie (Fn, FnMut, FnOnce)</h2>
<p>
Ein <strong>Closure</strong> ist eine anonyme Funktion, die Variablen aus ihrer Umgebung einfangen (capturen) kann. Der Rust-Compiler leitet automatisch das restriktivste Trait ab:
</p>
<!-- Closure Diagramm -->
<div style="background: var(--bg-subtle); padding: 18px; border-radius: var(--radius-sm); font-family: var(--font-mono); font-size: 0.85rem; line-height: 1.5; margin: 16px 0; border: 1px solid var(--border-color);">
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;┌──────────────┐<br>
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;│&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;FnOnce&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;│ (Konsumiert Umgebung / Move, 1x aufrufbar)<br>
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;└──────┬───────┘<br>
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;▲<br>
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;┌──────┴───────┐<br>
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;│&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;FnMut&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;│ (Verändert Umgebung &amp;mut, mehrfach aufrufbar)<br>
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;└──────┬───────┘<br>
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;▲<br>
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;┌──────┴───────┐<br>
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;│&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;Fn&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;│ (Liest Umgebung unveränderlich &amp;T, nebenläufig nutzbar)<br>
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;└──────────────┘
</div>
<pre><code>// 1. Fn: Liest Referenz
let factor = 2;
let double = |x: i32| x * factor;
// 2. FnMut: Mutiert Zustand
let mut count = 0;
let mut inc = || { count += 1; count };
// 3. FnOnce / move: Übernimmt Ownership
let text = String::from("Rust");
let consume = move || println!("Taken: {}", text);</code></pre>
</section>
<!-- 2. THEORIE: DER ITERATOR TRAIT -->
<section class="card">
<h2>🛡️ 2. Der Iterator Trait &amp; Adapter Pipelines</h2>
<p>
In Rust sind Iteratoren <strong>lazy</strong> (träge) &ndash; Berechnungen finden erst statt, wenn ein Consumer wie <code>.collect()</code>, <code>.sum()</code> oder <code>.fold()</code> die Pipeline konsumiert.
</p>
<pre><code>pub trait Iterator {
type Item;
fn next(&amp;mut self) -&gt; Option&lt;Self::Item&gt;;
}
// Zero-Cost Pipeline:
let sum_of_even_squares: u64 = (1..=100)
.filter(|&amp;x| x % 2 == 0)
.map(|x| x * x)
.sum();</code></pre>
<div class="box box-analogie">
<div class="box-title">🏭 Didaktische Analogie: Das Montageband in der Fabrik</div>
<p>
Ein Iterator ist wie ein Fließband: <code>.filter()</code> und <code>.map()</code> sind Bearbeitungsstationen am Band. Das Band bewegt sich jedoch kein Stück, bis am Ende der Fertigwaren-Empfänger (<code>.collect()</code>) das Paket anfordert!
</p>
</div>
</section>
<!-- 3. CHEAT-SHEET -->
<section class="card">
<h2>📑 3. Cheat-Sheet: Wichtige Iterator-Adapter</h2>
<div style="overflow-x: auto;">
<table style="width: 100%; border-collapse: collapse; font-size: 0.9rem; text-align: left;">
<thead>
<tr style="border-bottom: 2px solid var(--border-color); background: var(--bg-subtle);">
<th style="padding: 10px;">Adapter / Consumer</th>
<th style="padding: 10px;">Signatur-Beispiel</th>
<th style="padding: 10px;">Beschreibung</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr style="border-bottom: 1px solid var(--border-color);">
<td style="padding: 10px;"><code>.map(f)</code></td>
<td style="padding: 10px;"><code>iter.map(|x| x * 2)</code></td>
<td style="padding: 10px;">Transformiert jedes Element 1:1</td>
</tr>
<tr style="border-bottom: 1px solid var(--border-color);">
<td style="padding: 10px;"><code>.filter(p)</code></td>
<td style="padding: 10px;"><code>iter.filter(|x| *x &gt; 10)</code></td>
<td style="padding: 10px;">Behält nur Elemente, die dem Prädikat entsprechen</td>
</tr>
<tr style="border-bottom: 1px solid var(--border-color);">
<td style="padding: 10px;"><code>.fold(init, f)</code></td>
<td style="padding: 10px;"><code>iter.fold(0, |acc, x| acc + x)</code></td>
<td style="padding: 10px;">Aggregiert alle Werte in einen Akkumulator</td>
</tr>
<tr>
<td style="padding: 10px;"><code>.collect()</code></td>
<td style="padding: 10px;"><code>iter.collect::&lt;Vec&lt;_&gt;&gt;()</code></td>
<td style="padding: 10px;">Wandelt Iterator in eine konkrete Kollektion um</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</div>
</section>
<!-- 4. AUFGABEN CHECKLISTE -->
<section class="card">
<h2>🎯 Aufgaben &amp; Checkliste in <code>aufgabe.rs</code></h2>
<div class="task-item">
<input type="checkbox" class="task-checkbox" id="t1">
<label class="task-label" for="t1"><strong>TODO 1:</strong> Custom Iterator <code>Fibonacci</code> mit <code>next(&amp;mut self) -&gt; Option&lt;u64&gt;</code> implementieren.</label>
</div>
<div class="task-item">
<input type="checkbox" class="task-checkbox" id="t2">
<label class="task-label" for="t2"><strong>TODO 2:</strong> <code>filter_and_extract_slow_requests</code> mit funktionalen Iterator-Adaptern umsetzen.</label>
</div>
<div class="task-item">
<input type="checkbox" class="task-checkbox" id="t3">
<label class="task-label" for="t3"><strong>TODO 3:</strong> <code>compute_service_stats</code> (Count, Avg-Latenz, Max-Latenz) per Pipeline berechnen.</label>
</div>
<div class="task-item">
<input type="checkbox" class="task-checkbox" id="t4">
<label class="task-label" for="t4"><strong>TODO 4:</strong> <code>create_multiplier_closure</code> als Higher-Order Function mit <code>impl Fn(u64) -&gt; u64</code> erstellen.</label>
</div>
<div class="task-item">
<input type="checkbox" class="task-checkbox" id="t5">
<label class="task-label" for="t5"><strong>TODO 5:</strong> <code>fold_metrics</code> zur Berechnung von Min, Max und Summe in einem Pass implementieren.</label>
</div>
<div style="margin-top: 25px; display: flex; gap: 12px; flex-wrap: wrap;">
<a href="../../../workspace.html?course=rust&track=track_3_traits_generics&chapter=11_iteratoren_und_closures" class="btn" style="background: #e43717; color: #fff; font-weight: 700;">💻 In Web-IDE öffnen &rarr;</a>
<a href="../10_generics_und_dynamischer_dispatch/index.html" class="btn btn-secondary">&larr; Zurück zu Rust 10</a>
<a href="../12_smart_pointer_und_speichersicherheit/index.html" class="btn btn-secondary">Weiter zu Rust 12: Smart Pointer &rarr;</a>
</div>
</section>
</main>
</div>
</div>
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