标准库的Iterator源码学习。
常见变量命名:
acc：是“accumulator”（累加器）的缩写，在函数式编程中用于表示累积计算过程中的中间结果。fold：是一个高阶函数，用于将集合中的所有元素通过一个操作“折叠”成单个值。
1. 基础结构
//这是 Iterator trait 的定义
pub trait Iterator {
type Item;
//必需方法：获取下一个元素
fn next(&mut self) -> Option<Self::Item>;
//提供默认实现方法
//这里有很多实用方法，我们重点看几个关键的
}
2. 核心方法
fn next(&mut self) -> Option<Self::Item>;
- 这是迭代器最基础的方法
- 每次调用返回
Some(item)或None（表示迭代结束）
3. 常用方法实现
让我们看看map的实现：
fn map<B, F>(self, f: F) -> Map<Self, F>
where
Self: Sized,
F: FnMut(Self::Item) -> B,
{
Map::new(self, f)
}
// Map 结构体
pub struct Map<I, F> {
iter: I,
f: F,
}
impl<B, I: Iterator, F> Iterator for Map<I, F>
where
F: FnMut(I::Item) -> B,
{
type Item = B;
fn next(&mut self) -> Option<B> {
//由Option的方法完成map操作
self.iter.next().map(&mut self.f)
}
}
4. 其他重要方法
collect方法
fn collect<B: FromIterator<Self::Item>>(self) -> B
where
Self: Sized,
{
FromIterator::from_iter(self)
}
filter方法
fn filter<P>(self, predicate: P) -> Filter<Self, P>
where
Self: Sized,
P: FnMut(&Self::Item) -> bool,
{
Filter::new(self, predicate)
}
5. 高级特性： try_fold
fn try_fold<B, F, R>(&mut self, init: B, mut f: F) -> R
where
Self: Sized,
F: FnMut(B, Self::Item) -> R,
R: Try<Output = B>,
{
let mut accum = init;
while let Some(x) = self.next() {
accum = f(accum, x)?;
}
Try::from_ok(accum)
}
6. 实际使用示例
// 自定义迭代器示例
struct Counter {
count: usize,
max: usize,
}
impl Iterator for Counter {
type Item = usize;
fn next(&mut self) -> Option<Self::Item> {
if self.count < self.max {
let result = Some(self.count);
self.count += 1;
result
} else {
None
}
}
}
// 使用自定义迭代器
let sum: usize = Counter { count: 0, max: 5 }
.map(|x| x * 2)
.filter(|x| x % 3 == 0)
.sum();
7. 迭代器组合器
标准库中还有许多有用的迭代器适配器：
take/take_whileskip/skip_whilezipchainenumeratepeekablefuse
8. 性能考虑
Rust迭代器的零成本抽象：
- 通常会被优化成与手写循环相同的机器码
- 内联优化使得方法调用开销被消除
- 迭代器链会被优化形成单个循环
9. 结构
迭代器大部分需要消耗self的方法，都是新建了一个新迭代器，如map之于Map，filter之于Filter。这种设计模式称为“迭代器适配器模式”，它有几个关键优势：
- 惰性求值：构建新迭代器不会立即执行计算，直到调用消费方法（如
collect或for循环）才会真正处理数据。 - 组合性：每个适配器只关注单一职责，可以通过链式调用任意组合
- 内存高效：不需要为中间结果分配额外内存，数据流是管道式的。