# 迭代器 > [iterators.md](https://github.com/rust-lang/rust/blob/master/src/doc/book/iterators.md) commit 6ba952020fbc91bad64be1ea0650bfba52e6aab4 讓我們討論一下循環。 還記得Rust的`for`循環嗎？這是一個例子： ~~~ for x in 0..10 { println!("{}", x); } ~~~ 現在我們更加了解Rust了，我們可以談談這里的具體細節了。這個范圍（`0..10`）是“迭代器”。我們可以重復調用迭代器的`.next()`方法，然后它會給我們一個數據序列。 就像這樣： ~~~ let mut range = 0..10; loop { match range.next() { Some(x) => { println!("{}", x); }, None => { break } } } ~~~ 我們創建了一個`range`的可變綁定，它是我們的迭代器。我們接著`loop`，它包含一個`match`。`match`用來匹配`range.next()`的結果，它給我們迭代器的下一個值。`next`返回一個`Option<i32>`，在這個例子中，如果有值,它會返回`Some(i32)`然后當我們循環完畢,就會返回`None`。如果我們得到`Some(i32)`，我們就會打印它，如果我們得到`None`，我們`break`出循環。 這個代碼例子基本上和我們的`loop`版本一樣。`for`只是`loop`/`match`/`break`結構的簡便寫法。 然而，`for`循環并不是唯一使用迭代器的結構。編寫你自己的迭代器涉及到實現`Iterator`特性。然而特性不是本章教程的涉及范圍，不過Rust提供了一系列的有用的迭代器幫助我們完成各種任務。但首先注意下*范圍* 的一些局限性。 *范圍* 非常原始，我們通常可以用更好的替代方案。考慮下面的 Rust 反模式：用*范圍* 來模擬 C-風格的`for`循環。比如你想遍歷完 vector 的內容。你可能嘗試這么寫： ~~~ let nums = vec![1, 2, 3]; for i in 0..nums.len() { println!("{}", nums[i]); } ~~~ 這嚴格的說比使用現成的迭代器還要糟。你可以直接在 vector 上遍歷。所以這么寫： ~~~ let nums = vec![1, 2, 3]; for num in &nums { println!("{}", num); } ~~~ 這么寫有兩個原因。第一，它更明確的表明了我們的意圖。我們迭代整個向量，而不是先迭代向量的索引，再按索引迭代向量。第二，這個版本也更有效率：第一個版本會進行額外的邊界檢查因為它使用了索引，`nums[i]`。因為我們利用迭代器獲取每個向量元素的引用，第二個例子中并沒有邊界檢查。這在迭代器中非常常見：我們可以忽略不必要的邊界檢查，不過仍然知道我們是安全的。 這里還有一個細節不是100%清楚的就是`println!`是如何工作的。`num`是`&i32`類型。也就是說，它是一個`i32`的引用，并不是`i32`本身。`println!`為我們處理了解引用，所以我們并沒有看到它。下面的代碼也能工作： ~~~ let nums = vec![1, 2, 3]; for num in &nums { println!("{}", *num); } ~~~ 現在我們顯式的解引用了`num`。為什么`&nums`會給我們一個引用呢？首先，因為我們顯式的使用了`&`。再次，如果它給我們數據，我們就是它的所有者了，這會涉及到生成數據的拷貝然后返回給我們拷貝。通過引用，我們只是借用了一個數據的引用，所以僅僅是傳遞了一個引用，并不涉及數據的移動。 那么，既然現在我們已經明確了范圍通常不是我們需要的，讓我們來討論下你需要什么。 這里涉及到大體上相關的3類事物：迭代器，*迭代適配器*（*iterator adapters*）和*消費者*（*consumers*）。下面是一些定義： - *迭代器* 給你一個值的序列 - *迭代適配器* 操作迭代器，產生一個不同輸出序列的新迭代器 - *消費者* 操作迭代器，產生最終值的集合 讓我們先看看消費者，因為我們已經見過范圍這個迭代器了。 ### 消費者（Consumers） *消費者* 操作一個迭代器，返回一些值或者幾種類型的值。最常見的消費者是`collect()`。這個代碼還不能編譯，不過它表明了我們的意圖： ~~~ let one_to_one_hundred = (1..101).collect(); ~~~ 如你所見，我們在迭代器上調用了`collect()`。`collect()`從迭代器中取得盡可能多的值，然后返回結果的集合。那么為什么這不能編譯呢？因為Rust不能確定你想收集什么類型的值，所以你需要讓它知道。下面是一個可以編譯的版本： ~~~ let one_to_one_hundred = (1..101).collect::<Vec<i32>>(); ~~~ 如果你還記得，`::<>`語法允許我們給出一個類型提示，所以我們可以告訴編譯器我們需要一個整型的向量。但是你并不總是需要提供完整的類型。使用`_`可以讓你提供一個部分的提示： ~~~ let one_to_one_hundred = (1..101).collect::<Vec<_>>(); ~~~ 這是指“請把值收集到`Vec<T>`，不過自行推斷`T`類型”。為此`_`有時被稱為“類型占位符”。 `collect()`是最常見的消費者，不過這還有其它的消費者。`find()`就是一個： ~~~ let greater_than_forty_two = (0..100) .find(|x| *x > 42); match greater_than_forty_two { Some(_) => println!("Found a match!"), None => println!("No match found :("), } ~~~ `find`接收一個閉包，然后處理迭代器中每個元素的引用。如果這個元素是我們要找的，那么這個閉包返回`true`，如果不是就返回`false`。因為我們可能不能找到任何元素，所以`find`返回`Option`而不是元素本身。 另一個重要的消費者是`fold`。他看起來像這樣： ~~~ let sum = (1..4).fold(0, |sum, x| sum + x); ~~~ `fold()`看起來像這樣：`fold(base, |accumulator, element| ...)`。它需要兩個參數：第一個參數叫做*基數*（*base*）。第二個是一個閉包，它自己也需要兩個參數：第一個叫做*累計數*（*accumulator*），第二個叫*元素*（*element*）。每次迭代，這個閉包都會被調用，返回值是下一次迭代的累計數。在我們的第一次迭代，基數是累計數。 好吧，這有點混亂。讓我們檢查一下這個迭代器中所有這些值： | 基數 | 累計數 | 元素 | 閉包結果 | |-----|-----|-----|-----| | 0 | 0 | 1 | 1 | | 0 | 1 | 2 | 3 | | 0 | 3 | 3 | 6 | 我們可以使用這些參數調用`fold()`： ~~~ # (1..4) .fold(0, |sum, x| sum + x); ~~~ 那么，`0`是我們的基數，`sum`是累計數，`x`是元素。在第一次迭代，我們設置`sum`為`0`，然后`x`是`nums`的第一個元素，`1`。我們接著把`sum`和`x`相加，得到`0 + 1 = 1`。在我們第二次迭代，`sum`成為我們的累計值，元素是數組的第二個值，`2`，`1 + 2 = 3`，然后它就是最后一次迭代的累計數。在這次迭代中，`x`是最后的元素，`3`，那么`3 + 3 = 6`，就是我們和的最終值。`1 + 2 + 3 = 6`，這就是我們的結果。 （口哨）。最開始你見到`fold`的時候可能覺得有點奇怪，不過一旦你習慣了它，你就會在到處都用它。任何時候你有一個列表，然后你需要一個單一的結果，`fold`就是合適的。 消費者很重要還因為另一個我們沒有討論到的迭代器的屬性：惰性。讓我們更多的討論一下迭代器，你就知道為什么消費者重要了。 ### 迭代器（Iterators） 正如我們之前說的，迭代器是一個我們可以重復調用它的`.next()`方法，然后它會給我們一個數據序列的結構。因為你需要調用函數，這意味著迭代器是*惰性的*（*lazy *）并且不需要預先生成所有的值。例如，下面的代碼并沒有真正的生成`1-99`這些數，而是創建了一個值來代表這個序列： ~~~ let nums = 1..100; ~~~ 因為我們沒有用范圍做任何事，它并未生成序列。讓我們加上消費者： ~~~ let nums = (1..100).collect::<Vec<i32>>(); ~~~ 現在，`collect()`會要求范圍生成一些值，接著它會開始產生序列。 范圍是你會見到的兩個基本迭代器之一。另一個是`iter()`。`iter()`可以把一個向量轉換為一個簡單的按順序給出每個值的迭代器： ~~~ let nums = vec![1, 2, 3]; for num in nums.iter() { println!("{}", num); } ~~~ 這兩個基本迭代器應該能勝任你的工作。還有一些高級迭代器，包括一個是無限的。 關于迭代器的介紹足夠了。迭代適配器是關于迭代器最后一個要介紹的內容了。讓我們開始吧！ ### 迭代適配器（Iterator adapters） *迭代適配器*（*Iterator adapters*）獲取一個迭代器然后按某種方法修改它，并產生一個新的迭代器。最簡單的是一個是`map`： ~~~ (1..100).map(|x| x + 1); ~~~ 在其他迭代器上調用`map`，然后產生一個新的迭代器，它的每個元素引用被調用了作為參數的閉包。所以它會給我們`2-100`這些數字。好吧，看起來是這樣。如果你編譯這個例子，你會得到一個警告： ~~~ warning: unused result which must be used: iterator adaptors are lazy and do nothing unless consumed, #[warn(unused_must_use)] on by default (1..100).map(|x| x + 1); ^~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ ~~~ 又是惰性！那個閉包永遠也不會執行。這個例子也不會打印任何數字： ~~~ (1..100).map(|x| println!("{}", x)); ~~~ 如果你嘗試在一個迭代器上執行帶有副作用的閉包，不如直接使用`for`。 有大量有趣的迭代適配器。`take(n)`會返回一個源迭代器下`n`個元素的新迭代器，注意這對源迭代器沒有副作用。讓我們試試我們之前的無限迭代器，`count()`： ~~~ for i in (1..).take(5) { println!("{}", i); } ~~~ 這會打印： ~~~ 1 2 3 4 5 ~~~ `filter()`是一個帶有一個閉包參數的適配器。這個閉包返回`true`或`false`。`filter()`返回的新迭代器只包含閉包返回`true`的元素： ~~~ for i in (1..100).filter(|&x| x % 2 == 0) { println!("{}", i); } ~~~ 這會打印出1到100之間所有的偶數。（注意因為`filter`并不消費它迭代的元素，它傳遞每個元素的引用，所以過濾器使用`&x`來提取其中的整型數據。） 你可以鏈式的調用所有三種結構：以一個迭代器開始，適配幾次，然后處理結果。看看下面的： ~~~ (1..) .filter(|&x| x % 2 == 0) .filter(|&x| x % 3 == 0) .take(5) .collect::<Vec<i32>>(); ~~~ 這會給你一個包含`6`，`12`，`18`，`24`和`30`的向量。 這只是一個迭代器、迭代適配器和消費者如何幫助你的小嘗試。有很多非常實用的迭代器，當然你也可以編寫你自己的迭代器。迭代器提供了一個安全、高效的處理所有類型列表的方法。最開始它們顯得比較不尋常，不過如果你玩轉了它們，你就會上癮的。關于不同迭代器和消費者的列表，查看[迭代器模塊文檔](http://doc.rust-lang.org/std/iter/)。