迭代器是一種強(qiáng)大的工具，它允許對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效的迭代，并且在許多編程語(yǔ)言中都實(shí)現(xiàn)了迭代器。然而，Rust獨(dú)特的所有權(quán)系統(tǒng)在如何實(shí)現(xiàn)和使用迭代器方面產(chǎn)生了有趣的差異。在本文中，我們將通過(guò)創(chuàng)建和實(shí)現(xiàn)最常用的迭代器特征——iterator和IntoIterator，來(lái)探索這些差異。

假設(shè)你有一個(gè)這樣的結(jié)構(gòu)體：

pubstructTodos{
publist:Vec,
}

pubstructTodo{
pubmessage:String,
pubdone:bool,
}

Iterator

在Rust中，與Python等語(yǔ)言類(lèi)似，迭代器是惰性的。這意味著除非對(duì)它們進(jìn)行迭代(也就是消耗它們)，否則它們是無(wú)效的。

letnumbers=vec![1,2,3];
letnumbers_iter=numbers.iter();

letnumbers=vec![1,2,3];
letnumbers_iter=numbers.iter();

fornumberinnumbers{
println!("{}",number)
}

還有其他方法可以用來(lái)創(chuàng)建迭代器。例如，每次在Rust中使用map()時(shí)，我們都在創(chuàng)建一個(gè)迭代器。

迭代器 vs 可迭代對(duì)象

如前所述，vector是一個(gè)可迭代對(duì)象。這意味著我們可以對(duì)它們進(jìn)行迭代；但更準(zhǔn)確地說(shuō)，這意味著我們可以使用Vec來(lái)創(chuàng)建Iterator。例如，Vec可以生成一個(gè)迭代器，但它本身不是迭代器。

創(chuàng)建迭代器

讓我們回到Todos結(jié)構(gòu)體看看我們?nèi)绾蝿?chuàng)建一種方法來(lái)迭代它的元素。Todos有一個(gè)字段列表，它是一個(gè)Vec。

在Rust中，Iterator是一個(gè)trait，其中包含一些方法，例如next()，它負(fù)責(zé)獲取集合的下一個(gè)元素并返回它，或者如果我們已經(jīng)到達(dá)集合的末尾則返回None。它的實(shí)現(xiàn)大致如下：

traitIterator{
typeItem;

fnnext(&mutself)->Option;
}

functionnext(){
ifindex

	

	在上面的邏輯中，我們檢查元素的索引并返回它，前提是它的索引小于列表長(zhǎng)度。但我們有個(gè)問(wèn)題。在哪里存儲(chǔ)索引？

	存儲(chǔ)狀態(tài)

	這就是迭代器和可迭代對(duì)象之間的區(qū)別。翻譯上面的偽代碼，可以像這樣在Todos中實(shí)現(xiàn)next()函數(shù)，從Iterator trait實(shí)現(xiàn)一個(gè)方法：
impl<'a>IteratorforTodos{
typeItem=&'aTodo;
fnnext(&mutself)->Option{
ifself.index
但這需要我們改變Todos的結(jié)構(gòu)：我們需要在其中添加一個(gè)索引(index)字段，以便每次調(diào)用next()時(shí)使用——也就是說(shuō)，每次通過(guò)迭代器迭代它的元素時(shí)使用。
pubstructTodos{
publist:Vec,
index:usize,
}
在這個(gè)邏輯中，我們將修改構(gòu)造函數(shù)，以便始終創(chuàng)建索引為0的結(jié)構(gòu)體。
pubfnnew(list:Vec)->Self{
Todos{list,index:0}
}

	

	然而，這種方法感覺(jué)不太對(duì)……

	在結(jié)構(gòu)體中存儲(chǔ)索引字段并不理想，索引用于在迭代器中存儲(chǔ)當(dāng)前狀態(tài)，因此它應(yīng)該是迭代器的一部分，而不是結(jié)構(gòu)體的一部分。這就是為什么我們要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)迭代器類(lèi)型——它將存儲(chǔ)索引屬性——并為該類(lèi)型實(shí)現(xiàn)iterator特性的原因。

	TodoIterator

	首先，我們需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)迭代器類(lèi)型：
structTodosIterator<'a>{
todos:&'aTodos,
index:usize,
}

	

	注意這里的生命周期注釋?zhuān)琓odosIterator有一個(gè)todos字段，它引用了一個(gè)Todos。當(dāng)我們處理引用時(shí)，我們需要確保這個(gè)字段指向有效的東西——這里就需要生命周期參數(shù)。

	TodosIterator結(jié)構(gòu)體在此的生命周期是'a，基本上，我們使用這個(gè)符號(hào)來(lái)指定迭代器的todos字段需要具有相同的生命周期。這樣，我們就可以確保它不能引用已被刪除的Todos結(jié)構(gòu)體。

	接下來(lái)我們來(lái)實(shí)現(xiàn)TodosIterator的迭代器：
impl<'a>IteratorforTodosIterator<'a>{
typeItem=&'aTodo;

fnnext(&mutself)->Option{
ifself.index
現(xiàn)在我們已經(jīng)創(chuàng)建了TodoIterator結(jié)構(gòu)體，并為該結(jié)構(gòu)體實(shí)現(xiàn)了Iterator特性，我們?nèi)绾问褂盟鼇?lái)迭代Todos呢？答案在于Todos結(jié)構(gòu)體的iter()方法，該方法接受Todos的一個(gè)引用，并使用它來(lái)創(chuàng)建一個(gè)迭代器，我們可以使用它來(lái)進(jìn)行迭代！
implTodos{
pubfniter(&self)->TodosIterator{
TodosIterator{
todos:self,
index:0,
}
}
}

//Nowwecaniterate:
fortodointodos.iter(){
println!("{}",todo);//eachtodoisa&Todo,andisimmutable
}

 

	

	IntoIterator

	IntoIterator與Iterator特性有點(diǎn)不同，它有一個(gè)單一方法into_iter()返回覆蓋數(shù)據(jù)的迭代器。這使得所有實(shí)現(xiàn)IntoIterator的類(lèi)型都可以轉(zhuǎn)換為Iterator。

	讓我們來(lái)理解它的實(shí)現(xiàn)：
pubtraitIntoIterator{
typeItem;
typeIntoIter:Iterator;

fninto_iter(self)->Self::IntoIter;
}


	

	這里有一些關(guān)鍵的點(diǎn)：

	1，Item類(lèi)型參數(shù)是迭代器將生成的元素的類(lèi)型。

	2，IntoIter類(lèi)型參數(shù)是into_iter方法返回的迭代器的類(lèi)型。這個(gè)類(lèi)型必須實(shí)現(xiàn)Iterator trait，并且它的Item的類(lèi)型必須與IntoIterator的Item的類(lèi)型相同。

	3，into_iter方法接受self作為參數(shù)，這意味著它使用原始對(duì)象并返回一個(gè)遍歷其元素的迭代器。

	怎么實(shí)現(xiàn)呢？你可能認(rèn)為我們可以重用TodosIterator——然而，我們不能這樣做，因?yàn)樗枰?Todos，而且這里需要獲得迭代對(duì)象的所有權(quán)。那么讓我們創(chuàng)建另一個(gè)迭代器來(lái)完成它：
pubstructTodosIntoIterator{
todos:Todos
}

	

	TodosIntoIterator和TodosIterator的區(qū)別在于，這里我們沒(méi)有使用引用，而是獲取所有權(quán)并返回每個(gè)元素本身——這就是為什么我們不再需要生命周期注釋了。而且也沒(méi)有索引來(lái)保存狀態(tài)，我們很快就會(huì)看到原因。

	遵循IntoIterator trait的定義，我們可以為T(mén)odos實(shí)現(xiàn)它：
implIntoIteratorforTodos{
typeItem=Todo;
typeIntoIter=TodosIntoIterator;

fninto_iter(self)->TodosIntoIterator{
TodosIntoIterator{todos:self}
}
}
然而，在此之前，我們需要實(shí)現(xiàn)TodosIntoIterator的Iterator(還記得類(lèi)型參數(shù)嗎?)來(lái)描述我們將如何迭代它。
implIteratorforTodosIntoIterator{
typeItem=Todo;

fnnext(&mutself)->Option{
ifself.todos.list.len()==0{
returnNone;
}
letresult=self.todos.list.remove(0);
Some(result)
}
}

	

	這個(gè)實(shí)現(xiàn)與我們?yōu)門(mén)odosIterator所做的略有不同，我們利用了Rust中存在的用于Vecs的remove()方法。該方法移除位置n處的元素并將其返回給我們，并給出其所有權(quán)(這對(duì)于返回Todo而不是&Todo是必要的)。由于這個(gè)方法的工作方式，我們總是可以使用“0”來(lái)返回第一個(gè)元素，而不是存儲(chǔ)一個(gè)狀態(tài)并按順序增加它。

	現(xiàn)在，我們完成了！這兩種實(shí)現(xiàn)使我們能夠以兩種不同的方式迭代Todos：

	1，引用的方式(&Todos)
fortodointodo_list.iter(){
println!("{}",todo);//todoisa&Todo
}
2，獲取所有權(quán)的方式
fortodointodo_list{
println!("{}",todo);//todoisaTodo
}

	

	審核編輯：湯梓紅