rust十三.2、迭代器
Iterator（迭代器）是一个比较常见的概念，大部分语言都有。大部分语言实现迭代器的逻辑并没有特别的。
看完了有关内容，作者的意思是：rust的迭代器和匿名函数一样，都是为了提供时下流行的函数式编程。
此二者为rust实现零成本抽象提供了不少的贡献。
本部分概念比较多，如果是编程初学者可能会有点吃力，如果是老手还是比较容易理解的。
一、迭代器基本概念
问题：
- 迭代器是什么
- 如何创建
- 迭代器佑什么用
1.1、迭代器是什么
迭代器：能够逐个获取集合元素（以集合元素居多,实际可能不一定是集合）并指向下一个元素的对象（一段代码）
迭代器是一种简单抽象，无论其代码如何实现，但本质上差不多：一个next方法（叫什么无所谓），一个指示器（也许更多，但大概就是这个意思）+相关数据存储结构
1.2、如何创建
pub trait Iterator { type Item; fn next(&mut self) -> Option<Self::Item>; // 此处省略了方法的默认实现 }
一个对象（结构或者什么的）只要实现这个特质就可以创建迭代器。
例如以下为特定的结构创建一个迭代器：
/** * */ struct Books{ names:String, author:String, content:String } impl Books { fn iter(&mut self) -> BooksIterator { BooksIterator{ current_index:0, strs:vec![self.names.clone(), self.author.clone(),self.content.clone()] } } } /** * 关键之一：定义一个临时结构，以便迭代器能够访问结构中的字段，并进行查找 */ struct BooksIterator{ current_index:usize, strs:Vec<String> } /** * 实现迭代器特质：Iterator */ impl Iterator for BooksIterator { type Item = String; fn next(&mut self) -> Option<String> { if self.current_index < 3 { let item = self.strs[self.current_index].clone(); self.current_index += 1; Some(item) } else { None } } } fn main() { let mut b = Books{ names:String::from("星星之火可以燎原"), author:String::from("毛->泽东"), content:String::from("新年已经到来几天了，你的信我还没有回答。 一则因为有些事情忙着，二则也因为我到底写点什么给你呢？ 有什么好一点的东西可以贡献给你呢？ 搜索我的枯肠，没有想出一点什么适当的东西来，因此也就拖延着") }; let it=b.iter(); for i in it { println!("{}",i); } }
幸运的是（当然也是应该的），rust为许多应该提供迭代器的对象提供了创建迭代器的方法。
例如向量
let mut height_arr: Vec<i32> = Vec::new(); for i in height_arr.iter() { println!("{}", i); }
rust为向量实现了多个方法用于创建迭代器：
iter - 生成一个不可变引用的迭代器into_iter --生成一个获取所有权的迭代器iter_mut --生成一个可变引用的迭代器
例如数组
fn print_use_for_loop_3_iter(arr:&[u32]){ //注意这个是针对固定数组，如果是可变数组则可以 //for element in array.into_iter() println!("---- 使用 for 循环和迭代iter 打印数组元素"); for ele in arr.iter() { print!("{}", ele); } println!("\n"); }
1.3、两个重要概念：迭代器适配器和消费适配器
迭代器适配器-基于生成迭代器方法产生新的迭代器的方法，也可以称为迭代器包装器
消费适配器-基于迭代器，消费迭代器的方法。目的是基于迭代器产生一些新的结果(非迭代器)
此二者都是方法，通常都属于迭代器自身的方法。迭代器适配器生成新的迭代器，消费适配器则是使用迭代器。
原书给出了很完善和浅显易懂的例子：
-- 迭代器适配器 let v1: Vec<i32> = vec![1, 2, 3]; v1.iter().map(|x| x + 1); -- 消费适配器 fn iterator_sum() { let v1 = vec![1, 2, 3]; let v1_iter = v1.iter(); let total: i32 = v1_iter.sum(); assert_eq!(total, 6); }
1.4、用处
- 核心用处：源码看起来更加简洁一些，因为可以向所谓的函数式编程靠近。
- 次要作用：让工程师专注于业务逻辑，因为数据怎么得到，由迭代器处理。 此作用因人而异。
函数式编程有优点有缺点，这是一个编程风格。如果你不喜欢，不是非得用不可。
阻碍项目进度的往往不是这些细枝末节，而是诸如需求，设计、测试。
如果一个项目完全不用迭代器也是完全很好的。
不过如果rust官方已经提供了很多的适配器，那么该用还是要用的。
例如上文的消费适配器sum,为什么不用了？毕竟可以少打几个字母。
二、性能比较(对比循环)
结论：请放心大胆的使用迭代器和闭包吧！它们使得代码看起来更高级，但并不为此引入运行时性能损失
这是因为rust的编译器对匿名函数和迭代器的实现进行了优化。按照作者的意思就是：在很多环境中，迭代相对循环所损失的性能微乎其微。
2.1、零成本抽象
zero-cost abstractions，中文含义“零成本抽象”
意思就是：虽然我把代码写得更加简洁（往往可能就是抽象了），但是我通过编译器的努力，不会因为这个抽象而损失性能，或者即使有损失，也是很小的。
这个所谓的零成本抽象应该是rust的目标之一。
把语法搞得复杂抽象应该也是rust的目标之一，结合零抽象成本，可以告诉工程师放心使用rust。
2.2、rust编译器
我已经说了很多次：rust厉害的是编译器。大体是这个意思。
具体怎么零成本的，作者没有多说，不过提到一个概念：unroll(展开)
这是一个“笨”办法，也是提升性能的最常用的一个方法。
这个方法就是把代码编译为多段重复的代码，大概如下：
/** * 循环，非展开 */ fn roll(){ let arr=[1,2,3]; let mut total=0; for i in 0..arr.len(){ total=total+arr[i]; } println!("{}",total); } /** * 展开测试1 */ fn unroll_one(){ let arr=[1,2,3]; let mut total=0; total=total+arr[0]+arr[1]+arr[2]; println!("{}",total); } /** * 展开测试2 */ fn unroll_two(){ let a=1; let b=2; let c=3; let mut total=0; total=a+b+c; println!("{}",total); } fn main(){ roll(); unroll_one(); unroll_two(); }
rust大概会把上文中的roll函数改写为 unroll_two之类的代码。当然这仅仅是一个示意，本人没有研究过rustc的实现。
写程序要看是出于什么目的，如果追求工程效率，这样写肯定被骂死。
如果追求性能，这反而是相当明智有效的方法之一。
2.3、个人看法
- 如果有rust的默认迭代器，我会考虑用用。如果没有，我不会特意去定义的
- 出于性能等原因，我更愿意使用循环，而不是迭代
- 希望rust团队能给rust添加更多面向对象的内容。面向对象并不会对性能造成什么影响
三、小结
- 实现特质Iterator就能够创建自己的迭代器
- rust提供了许多默认的迭代器适配器、迭代器方法
- 利用消费适配器、迭代器适配器和匿名函数，能够实现所谓的函数式编程
- 据说rust能够让迭代器的性能和for循环差不多
- 迭代器是rust实现其零成本抽现象的实践之一
