Rust for循环语法糖背后的API场景分析

时间:2022-11-08 pilaf1990 人气:0

Rust中for循环实质上是一个语法糖，in后面的对象要求是一个迭代器，for循环就是对这个迭代器循环调用next，而in前面的名称就是每一次迭代后返回的结果，如果next返回Option::None则退出循环。了解这一点后我们可以自己编写自己的迭代器类型，然后使用for循环进行迭代。

rust有三种for循环，分别用于不同的场景。

1.拿走所有权的for循环

形式如：for item in collection（集合或容器类型）会拿走collection的所有权(ownership)。

fn main() {
    let collection: Vec<i32> = vec![1, 2, 4, 6, 9];

    // 注意这儿的item类型是i32
    for item in collection {
        println!("item:{}", item);
    }

    // for循环之后，不能再使用collection，因为collection的所有权已经被拿走，且在for循环后collection已经被drop掉了
    // println!("collection:{:?}", collection);
}

因为rust编译器会将for item in collection替换成for item in IntoIterator::into_iter(collection)：

fn main() {
    let collection: Vec<i32> = vec![1, 2, 4, 6, 9];

    // rust中的into_开头的方法一般情况下都会拿走参数的所有权
    let iter = IntoIterator::into_iter(collection);
    // 从这儿开始，collection已经不能再被使用，因为collection的所有权被转移到into_iter方法中，当方法执行完，collection就被drop掉了 
    // println!("collection:{:?}", collection); // 如果这儿使用collection就会编译报错
    for item in iter{
        println!("item:{}", item);
    }
}

正如Rust官网https://doc.rust-lang.org/std/iter/trait.IntoIterator.html上说的：One benefit of implementing IntoIterator is that your type will work with Rust’s for loop syntax.，即实现IntoIterator trait能够让你自定义类型在for循环中使用。

Vec正是实现了IntoIterator，所以才可以在for循环中使用的：

2.只读for循环

形式如：for item in &collection，不会拿走collection的所有权，只会获取它的不可变引用：

fn main() {
    let collection: Vec<i32> = vec![1, 2, 4, 6, 9];

    // 注意这儿item的类型是&i32，即它是对collection中元素的不可变引用
    for item in &collection {
        println!("item:{}", item);
    }

    println!("collection after for loop:{:?}", collection);
}

因为rust会将for item in &collection替换成for item in collection.iter():

fn main() {
    let collection: Vec<i32> = vec![1, 2, 4, 6, 9];

    // 注意这儿item的类型是&i32，即它是对collection中元素的不可变引用
    for item in collection.iter() { // 等价于for item in (&collection).iter() {
        println!("item:{}", item);
    }

    println!("collection after for loop:{:?}", collection);
}

迭代完集合中的元素后，集合还可以继续使用。

3.读写for循环

形式如：for item in &mut collection，不会拿走collection的所有权，只会获取它的可变引用：

fn main() {
    // 注意，为了修改collection中的元素，collection本身必须声明为mut
    let mut collection: Vec<i32> = vec![1, 2, 4, 6, 9];

    // 注意这儿item的类型是&mut i32，即它是对collection中元素的可变引用
    for item in &mut collection {
        // 通过*对可变引用进行解引用，从而可以修改引用指向的值
        *item = *item +1;
        println!("item:{}", item);
    }

    println!("collection after for loop:{:?}", collection);
}

上面的程序运行输出：

item:2
item:3
item:5
item:7
item:10
collection after for loop:[2, 3, 5, 7, 10]

实现了对集合元素的修改。

因为rust会将for item in &mut collection替换成for item in collection.iter_mut():

fn main() {
    // 注意，为了修改collection中的元素，collection本身必须声明为mut
    let mut collection: Vec<i32> = vec![1, 2, 4, 6, 9];

    // 注意这儿item的类型是&mut i32，即它是对collection中元素的可变引用
    for item in collection.iter_mut() { // 等价于for item in (&mut collection).iter_mut() {
        // 通过*对可变引用进行解引用，从而可以修改引用指向的值
        *item = *item +1;
        println!("item:{}", item);
    }

    println!("collection after for loop:{:?}", collection);
}

参考资料：
1.《Rust实战》（Rust In Action）

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