迭代器是一種強大的工具，它允許對數(shù)據(jù)結構進行有效的迭代，并且在許多編程語言中都實現(xiàn)了迭代器。然而，Rust獨特的所有權系統(tǒng)在如何實現(xiàn)和使用迭代器方面產(chǎn)生了有趣的差異。在本文中，我們將通過創(chuàng)建和實現(xiàn)最常用的迭代器特征——iterator和IntoIterator，來探索這些差異。

假設你有一個這樣的結構體：

pubstructTodos{
publist:Vec,
}

pubstructTodo{
pubmessage:String,
pubdone:bool,
}

Iterator

在Rust中，與Python等語言類似，迭代器是惰性的。這意味著除非對它們進行迭代(也就是消耗它們)，否則它們是無效的。

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創(chuàng)建迭代器。例如，每次在Rust中使用map()時，我們都在創(chuàng)建一個迭代器。

迭代器 vs 可迭代對象

如前所述，vector是一個可迭代對象。這意味著我們可以對它們進行迭代；但更準確地說，這意味著我們可以使用Vec來創(chuàng)建Iterator。例如，Vec可以生成一個迭代器，但它本身不是迭代器。

創(chuàng)建迭代器

讓我們回到Todos結構體看看我們?nèi)绾蝿?chuàng)建一種方法來迭代它的元素。Todos有一個字段列表，它是一個Vec。

在Rust中，Iterator是一個trait，其中包含一些方法，例如next()，它負責獲取集合的下一個元素并返回它，或者如果我們已經(jīng)到達集合的末尾則返回None。它的實現(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度。但我們有個問題。在哪里存儲索引？

	存儲狀態(tài)

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

	

	然而，這種方法感覺不太對……

	在結構體中存儲索引字段并不理想，索引用于在迭代器中存儲當前狀態(tài)，因此它應該是迭代器的一部分，而不是結構體的一部分。這就是為什么我們要創(chuàng)建一個迭代器類型——它將存儲索引屬性——并為該類型實現(xiàn)iterator特性的原因。

	TodoIterator

	首先，我們需要創(chuàng)建一個迭代器類型：
structTodosIterator<'a>{
todos:&'aTodos,
index:usize,
}

	

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

	TodosIterator結構體在此的生命周期是'a，基本上，我們使用這個符號來指定迭代器的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結構體。

	接下來我們來實現(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結構體，并為該結構體實現(xiàn)了Iterator特性，我們?nèi)绾问褂盟鼇淼鶷odos呢？答案在于Todos結構體的iter()方法，該方法接受Todos的一個引用，并使用它來創(chuàng)建一個迭代器，我們可以使用它來進行迭代！
implTodos{
pubfniter(&self)->TodosIterator{
TodosIterator{
todos:self,
index:0,
}
}
}

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

 

	

	IntoIterator

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

	讓我們來理解它的實現(xiàn)：
pubtraitIntoIterator{
typeItem;
typeIntoIter:Iterator;

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


	

	這里有一些關鍵的點：

	1，Item類型參數(shù)是迭代器將生成的元素的類型。

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

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

	怎么實現(xiàn)呢？你可能認為我們可以重用TodosIterator——然而，我們不能這樣做，因為它需要&Todos，而且這里需要獲得迭代對象的所有權。那么讓我們創(chuàng)建另一個迭代器來完成它：
pubstructTodosIntoIterator{
todos:Todos
}

	

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

	遵循IntoIterator trait的定義，我們可以為Todos實現(xiàn)它：
implIntoIteratorforTodos{
typeItem=Todo;
typeIntoIter=TodosIntoIterator;

fninto_iter(self)->TodosIntoIterator{
TodosIntoIterator{todos:self}
}
}
然而，在此之前，我們需要實現(xiàn)TodosIntoIterator的Iterator(還記得類型參數(shù)嗎?)來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)
}
}

	

	這個實現(xiàn)與我們?yōu)門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(這對于返回Todo而不是&Todo是必要的)。由于這個方法的工作方式，我們總是可以使用“0”來返回第一個元素，而不是存儲一個狀態(tài)并按順序增加它。

	現(xiàn)在，我們完成了！這兩種實現(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，獲取所有權的方式
fortodointodo_list{
println!("{}",todo);//todoisaTodo
}

	

	審核編輯：湯梓紅