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Rust可迭代類型迭代器正確創(chuàng)建自定義可迭代類型的方法

更新時間：2023年12月08日 09:40:14 作者：SlimeNull

在 Rust 中, 如果一個類型實(shí)現(xiàn)了 Iterator, 那么它會被同時實(shí)現(xiàn) IntoIterator, 具體邏輯是返回自身, 因?yàn)樽陨砭褪堑?這篇文章主要介紹了Rust可迭代類型迭代器正確創(chuàng)建自定義可迭代類型的方法,需要的朋友可以參考下

直接實(shí)現(xiàn)

在 Rust 中, 如果一個類型實(shí)現(xiàn)了 Iterator, 那么它會被同時實(shí)現(xiàn) IntoIterator, 具體邏輯是返回自身, 因?yàn)樽陨砭褪堑?

但是如果自身就是迭代器的話, 就意味著自身必須存儲迭代狀態(tài), 例如當(dāng)前迭代的位置. 如果是這樣的話, 迭代器就只能被使用一次. 況且自身直接被傳入 into_iter 方法后, 所有權(quán)被轉(zhuǎn)移, 該對象就無法被再次使用了.

定義類型本身:

struct IntRange {
    current: i32,
    step: i32,
    end: i32
}

直接為其實(shí)現(xiàn)迭代器:

impl Iterator for IntRange {
    type Item = i32;
    fn next(&mut self) -> Option<Self::Item> {
        if self.current == self.end {
            return None;
        } else {
            let current = self.current;
            self.current += self.step;
            return Some(current);
        }
    }
}

使用該類型:

let range = IntRange { current: 0, step: 1, end: 10 };
for value in range {
    println!("v: {}", value);
}

所以結(jié)論是, 如果你的類型是一次性用品, 你可以直接對其實(shí)現(xiàn) Iterator

手動實(shí)現(xiàn)迭代器

如果你向手動實(shí)現(xiàn)類似于容器的東西, 那么它當(dāng)然不是一次性的. 我們應(yīng)該仿照 Rust 中對切片的迭代器實(shí)現(xiàn).

同時實(shí)現(xiàn)會轉(zhuǎn)移所有權(quán)和不會轉(zhuǎn)移所有權(quán)的兩個迭代器對 self 和 &self 都實(shí)現(xiàn) IntoIterator, 這樣就可以做不轉(zhuǎn)移所有權(quán)的迭代了

類型本身:

struct IntRange {
    step: i32,
    end: i32
}

兩個迭代器:

struct IntRangeIter<'a> {
    range: &'a IntRange,
    current: i32,
}
struct IntRangeIntoIter {
    range: IntRange,
    current: i32,
}

兩個迭代器實(shí)現(xiàn):

impl Iterator for IntRangeIter<'_> {
    type Item = i32;
    fn next(&mut self) -> Option<Self::Item> {
        if self.current == self.range.end {
            return None;
        } else {
            let current = self.current;
            self.current += self.range.step;
            return Some(current);
        }
    }
}
impl Iterator for IntRangeIntoIter {
    type Item = i32;
    fn next(&mut self) -> Option<Self::Item> {
        if self.current == self.range.end {
            return None;
        } else {
            let current = self.current;
            self.current += self.range.step;
            return Some(current);
        }
    }
}

實(shí)現(xiàn)返回兩種迭代器的 IntoIterator:

impl<'a> IntoIterator for &'a IntRange {
    type Item = i32;
    type IntoIter = IntRangeIter<'a>;
    fn into_iter(self) -> Self::IntoIter {
        IntRangeIter {
            range: self,
            current: 0
        }
    }
}
impl IntoIterator for IntRange {
    type Item = i32;
    type IntoIter = IntRangeIntoIter;
    fn into_iter(self) -> Self::IntoIter {
        IntRangeIntoIter {
            range: self,
            current: 0
        }
    }
}

使用它:

let range = IntRange { step: 1, end: 10 };
// 可以使用引用來進(jìn)行 for 循環(huán)
for value in &range {
    println!("v: {}", value);
}
// 也可以直接對其進(jìn)行 for 循環(huán)
for value in range {
    println!("v: {}", value);
}

切片對迭代的實(shí)現(xiàn)

我們知道, Rust 的切片有一個 iter 方法, 其實(shí)它就相當(dāng)于對當(dāng)前切片的引用調(diào)用 into_iter.

其實(shí), 在調(diào)用切片引用的 into_iter 方法時, 本質(zhì)上就是調(diào)用的其 iter 方法. 方法的實(shí)現(xiàn)是在 iter 內(nèi)的.

let v = vec![1, 2, 3];
// 下面兩個調(diào)用是等價的
let iter1 = v.iter();
let iter2 = (&v).into_iter();

如果你希望實(shí)現(xiàn)迭代變量可變的迭代器, 還可以為 &mut T 實(shí)現(xiàn) into_iter, 當(dāng)然, Rust 內(nèi)部對于切片的實(shí)現(xiàn), 也是這樣的:

let mut v = vec![1, 2, 3];
// 下面兩個調(diào)用是等價的
let mutIter = v.iter_mut();
let mutIter = (&mut v).into_iter();

總結(jié)

兩種類型:

對于一次性使用的類型, 可以直接對其實(shí)現(xiàn)迭代器 trait.
對于容器, 不應(yīng)該對容器本身直接實(shí)現(xiàn)迭代器, 而是應(yīng)該單獨(dú)創(chuàng)建迭代器類型, 然后對其本身實(shí)現(xiàn) IntoIterator

為了方便用戶使用, 調(diào)用之間的實(shí)現(xiàn)應(yīng)該是這樣:

實(shí)現(xiàn) T 的 IntoIterator
實(shí)現(xiàn) &T 的 iter 函數(shù), 返回借用的迭代器.
實(shí)訓(xùn) &mut T 的 iter_mut 函數(shù), 返回可變借用的迭代器.
對 &T 和 &mut T 實(shí)現(xiàn) into_iter 函數(shù), 并在內(nèi)部調(diào)用剛剛實(shí)現(xiàn)的 iter 和 iter_mut 函數(shù).