# 使用迭代器处理一系列项
迭代器模式允许您依次对一系列项执行某些任务。迭代器负责迭代每个项并确定序列何时结束的逻辑。当您使用迭代器时，您不必自己重新实现该逻辑。
在 Rust 中，迭代器是惰性的，这意味着除非您调用消耗迭代器以使用它的方法，否则它们不会产生任何效果。例如，清单 13-10 中的代码通过调用在 Vec<T> 上定义的 iter 方法，创建了一个向量 v1 中项的迭代器。这段代码本身并没有做任何有用的事情。
Filename: src/main.rs:
fn main() {
let v1 = vec![1, 2, 3];
let v1_iter = v1.iter();
}
Listing 13-10: Creating an iterator
迭代器存储在 v1_iter 变量中。一旦创建了迭代器，我们可以通过多种方式使用它。在第 3 章的清单 3-5 中，我们使用 for 循环迭代了一个数组，以便对其中的每个项执行一些代码。在底层，这隐式地创建并消耗了一个迭代器，但我们直到现在才详细介绍它是如何工作的。
在清单 13-11 的示例中，我们将迭代器的创建与在 for 循环中使用迭代器分开了。当使用 v1_iter 中的迭代器调用 for 循环时，迭代器中的每个元素都在循环的一次迭代中使用，这会打印出每个值。
Filename: src/main.rs:
fn main() {
let v1 = vec![1, 2, 3];
let v1_iter = v1.iter();
for val in v1_iter {
println!("Got: {val}");
}
}
Listing 13-11: Using an iterator in a for loop
在没有标准库提供的迭代器的语言中，您可能会通过将变量从索引 0 开始，使用该变量索引到向量中以获取值，并在循环中递增变量值直到达到向量中的总项数来编写相同的功能。
迭代器为您处理所有这些逻辑，减少了您可能搞砸的重复代码。迭代器为您提供了更大的灵活性，可以使用相同的逻辑处理许多不同类型的序列，而不仅仅是您可以索引的数据结构，如向量。让我们看看迭代器是如何做到这一点的。
# Iterator Trait 和 next 方法
所有迭代器都实现了标准库中定义的名为 Iterator 的 trait。该 trait 的定义如下所示：
#![allow(unused)]
fn main() {
pub trait Iterator {
type Item;
fn next(&mut self) -> Option<Self::Item>;
// methods with default implementations elided
}
}
请注意，此定义使用了一些新语法：type Item 和 Self::Item，它们正在为此 trait 定义一个关联类型。我们将在第 20 章深入讨论关联类型。现在，您只需要知道这段代码表示实现 Iterator trait 需要您同时定义一个 Item 类型，并且此 Item 类型用于 next 方法的返回类型。换句话说，Item 类型将是迭代器返回的类型。
Iterator trait 只要求实现者定义一个方法：next 方法，该方法一次返回迭代器的一个项，包装在 Some 中，当迭代结束时，返回 None。
我们可以直接在迭代器上调用 next 方法；清单 13-12 演示了对从向量创建的迭代器重复调用 next 返回的值。
Filename: src/lib.rs:
#[cfg(test)]
mod tests {
#[test]
fn iterator_demonstration() {
let v1 = vec![1, 2, 3];
let mut v1_iter = v1.iter();
assert_eq!(v1_iter.next(), Some(&1));
assert_eq!(v1_iter.next(), Some(&2));
assert_eq!(v1_iter.next(), Some(&3));
assert_eq!(v1_iter.next(), None);
}
}
Listing 13-12: Calling the next method on an iterator
请注意，我们需要使 v1_iter 可变：在迭代器上调用 next 方法会更改迭代器用于跟踪其在序列中位置的内部状态。换句话说，这段代码消耗或用尽了迭代器。每次调用 next 都会从迭代器中消耗一个项。当我们使用 for 循环时，我们不需要使 v1_iter 可变，因为循环在幕后接管了 v1_iter 的所有权并使其可变。
另请注意，我们从调用 next 获得的值是向量中值的不可变引用。iter 方法生成一个不可变引用的迭代器。如果我们想创建一个接管 v1 所有权并返回拥有值的迭代器，我们可以调用 into_iter 而不是 iter。类似地，如果我们想迭代可变引用，我们可以调用 iter_mut 而不是 iter。
# 消耗迭代器的方法
Iterator trait 有许多具有标准库提供的默认实现的方法；您可以通过查看标准库 API 文档中的 Iterator trait 来了解这些方法。其中一些方法在其定义中调用了 next 方法，这就是为什么在实现 Iterator trait 时需要实现 next 方法的原因。
调用 next 的方法称为消耗适配器，因为调用它们会用尽迭代器。一个例子是 sum 方法，它接管迭代器的所有权，并通过重复调用 next 来迭代项，从而消耗迭代器。在迭代过程中，它将每个项添加到正在运行的总计中，并在迭代完成后返回总计。清单 13-13 有一个测试，演示了 sum 方法的使用。
Filename: src/lib.rs:
#[cfg(test)]
mod tests {
#[test]
fn iterator_sum() {
let v1 = vec![1, 2, 3];
let v1_iter = v1.iter();
let total: i32 = v1_iter.sum();
assert_eq!(total, 6);
}
}
Listing 13-13: Calling the sum method to get the total of all items in the iterator
我们在调用 sum 后不允许使用 v1_iter，因为 sum 接管了我们调用它的迭代器的所有权。
# 生成其他迭代器的方法
迭代器适配器是定义在 Iterator trait 上的方法，它们不消耗迭代器。相反，它们通过更改原始迭代器的某些方面来生成不同的迭代器。
清单 13-14 显示了一个调用迭代器适配器方法 map 的示例，该方法接受一个闭包，以便在迭代项时对每个项进行调用。map 方法返回一个新的迭代器，该迭代器生成修改后的项。这里的闭包创建了一个新的迭代器，其中向量中的每个项都将递增 1：
Filename: src/main.rs:
fn main() {
let v1: Vec<i32> = vec![1, 2, 3];
v1.iter().map(|x| x + 1);
}
Listing 13-14: Calling the iterator adapter map to create a new iterator
但是，这段代码会产生一个警告：
$ cargo run
Compiling iterators v0.1.0 (file:///projects/iterators)
warning: unused `Map` that must be used
--> src/main.rs:4:5
|
4 | v1.iter().map(|x| x + 1);
| ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
|
= note: iterators are lazy and do nothing unless consumed
= note: `#[warn(unused_must_use)]` on by default
help: use `let _ = ...` to ignore the resulting value
|
4 | let _ = v1.iter().map(|x| x + 1);
| +++++++
warning: `iterators` (bin "iterators") generated 1 warning
Finished `dev` profile [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.47s
Running `target/debug/iterators`
清单 13-14 中的代码没有做任何事情；我们指定的闭包从未被调用。警告提醒我们原因：迭代器适配器是惰性的，我们需要在这里消耗迭代器。
为了解决此警告并消耗迭代器，我们将使用 collect 方法，我们在第 12 章中与清单 12-1 中的 env::args 一起使用过。此方法消耗迭代器并将结果值收集到集合数据类型中。
在清单 13-15 中，我们将调用 map 返回的迭代器迭代结果收集到一个向量中。这个向量最终将包含原始向量中的每个项，并递增 1。
Filename: src/main.rs:
fn main() {
let v1: Vec<i32> = vec![1, 2, 3];
let v2: Vec<_> = v1.iter().map(|x| x + 1).collect();
assert_eq!(v2, vec![2, 3, 4]);
}
Listing 13-15: Calling the map method to create a new iterator and then calling the collect method to consume the new iterator and create a vector
因为 map 接受一个闭包，我们可以指定我们想要对每个项执行的任何操作。这是一个很好的例子，说明闭包如何让您自定义某些行为，同时重用 Iterator trait 提供的迭代行为。
您可以链式调用多个迭代器适配器，以可读的方式执行复杂的操作。但由于所有迭代器都是惰性的，您必须调用其中一个消耗适配器方法才能从迭代器适配器的调用中获得结果。
# 使用捕获其环境的闭包
许多迭代器适配器接受闭包作为参数，通常我们指定为迭代器适配器参数的闭包将是捕获其环境的闭包。
对于此示例，我们将使用接受闭包的 filter 方法。闭包从迭代器中获取一个项并返回一个 bool。如果闭包返回 true，则该值将包含在 filter 生成的迭代中。如果闭包返回 false，则该值将不包含在内。
在清单 13-16 中，我们使用 filter 和一个捕获其环境中 shoe_size 变量的闭包，以迭代 Shoe 结构体实例的集合。它将只返回指定尺寸的鞋子。
Filename: src/lib.rs:
#[derive(PartialEq, Debug)]
struct Shoe {
size: u32,
style: String,
}
fn shoes_in_size(shoes: Vec<Shoe>, shoe_size: u32) -> Vec<Shoe> {
shoes.into_iter().filter(|s| s.size == shoe_size).collect()
}
#[cfg(test)]
mod tests {
use super::*;
#[test]
fn filters_by_size() {
let shoes = vec![
Shoe {
size: 10,
style: String::from("sneaker"),
},
Shoe {
size: 13,
style: String::from("sandal"),
},
Shoe {
size: 10,
style: String::from("boot"),
},
];
let in_my_size = shoes_in_size(shoes, 10);
assert_eq!(
in_my_size,
vec![
Shoe {
size: 10,
style: String::from("sneaker")
},
Shoe {
size: 10,
style: String::from("boot")
},
]
);
}
}
Listing 13-16: Using the filter method with a closure that captures shoe_size
shoes_in_size 函数接管了鞋子向量和鞋子尺寸的所有权作为参数。它返回一个只包含指定尺寸鞋子的向量。
在 shoes_in_size 的函数体中，我们调用 into_iter 创建一个接管向量所有权的迭代器。然后我们调用 filter 将该迭代器转换为一个新的迭代器，该迭代器只包含闭包返回 true 的元素。
闭包捕获环境中的 shoe_size 参数，并将该值与每只鞋子的尺寸进行比较，只保留指定尺寸的鞋子。最后，调用 collect 将经过适配的迭代器返回的值收集到一个向量中，该向量由函数返回。
测试表明，当我们调用 shoes_in_size 时，我们只得到了与我们指定的值相同尺寸的鞋子。