改进 I/O 项目
有了这些关于迭代器的新知识,我们可以使用迭代器来改进第 12 章中 I/O 项目的实现来使得代码更简洁明了。让我们看看迭代器如何能够改进 Config::new
函数和 search
函数的实现。
使用迭代器并去掉 clone
在示例 12-6 中,我们增加了一些代码获取一个 String
slice 并创建一个 Config
结构体的实例,他们索引 slice 中的值并克隆这些值以便 Config
结构体可以拥有这些值。在示例 13-24 中重现了第 12 章结尾示例 12-23 中 Config::new
函数的实现:
文件名: src/lib.rs
impl Config {
pub fn new(args: &[String]) -> Result<Config, &'static str> {
if args.len() < 3 {
return Err("not enough arguments");
}
let query = args[1].clone();
let filename = args[2].clone();
let case_sensitive = env::var("CASE_INSENSITIVE").is_err();
Ok(Config { query, filename, case_sensitive })
}
}
那时我们说过不必担心低效的 clone
调用了,因为将来可以对他们进行改进。好吧,就是现在!
起初这里需要 clone
的原因是参数 args
中有一个 String
元素的 slice,而 new
函数并不拥有 args
。为了能够返回 Config
实例的所有权,我们需要克隆 Config
中字段 query
和 filename
的值,这样 Config
实例就能拥有这些值。
在学习了迭代器之后,我们可以将 new
函数改为获取一个有所有权的迭代器作为参数而不是借用 slice。我们将使用迭代器功能之前检查 slice 长度和索引特定位置的代码。这会明确 Config::new
的工作因为迭代器会负责访问这些值。
一旦 Config::new
获取了迭代器的所有权并不再使用借用的索引操作,就可以将迭代器中的 String
值移动到 Config
中,而不是调用 clone
分配新的空间。
直接使用 env::args
返回的迭代器
打开 I/O 项目的 src/main.rs 文件,它看起来应该像这样:
文件名: src/main.rs
fn main() {
let args: Vec<String> = env::args().collect();
let config = Config::new(&args).unwrap_or_else(|err| {
eprintln!("Problem parsing arguments: {}", err);
process::exit(1);
});
// --snip--
}
修改第 12 章结尾示例 12-24 中的 main
函数的开头为示例 13-25 中的代码。在更新 Config::new
之前这些代码还不能编译:
文件名: src/main.rs
fn main() {
let config = Config::new(env::args()).unwrap_or_else(|err| {
eprintln!("Problem parsing arguments: {}", err);
process::exit(1);
});
// --snip--
}
env::args
函数返回一个迭代器!不同于将迭代器的值收集到一个 vector 中接着传递一个 slice 给 Config::new
,现在我们直接将 env::args
返回的迭代器的所有权传递给 Config::new
。
接下来需要更新 Config::new
的定义。在 I/O 项目的 src/lib.rs 中,将 Config::new
的签名改为如示例 13-26 所示。这仍然不能编译,因为我们还需更新函数体:
文件名: src/lib.rs
impl Config {
pub fn new(mut args: std::env::Args) -> Result<Config, &'static str> {
// --snip--
env::args
函数的标准库文档显示,它返回的迭代器的类型为 std::env::Args
。我们已经更新了 Config::new
函数的签名,因此参数 args
的类型为 std::env::Args
而不是 &[String]
。因为我们拥有 args
的所有权,并且将通过对其进行迭代来改变 args
,所以我们可以将 mut
关键字添加到 args
参数的规范中以使其可变。
使用 Iterator
trait 代替索引
接下来,我们将修改 Config::new
的内容。标准库文档还提到 std::env::Args
实现了 Iterator
trait,因此我们知道可以对其调用 next
方法!示例 13-27 更新了示例 12-23 中的代码,以使用 next
方法:
文件名: src/lib.rs
fn main() {} use std::env; struct Config { query: String, filename: String, case_sensitive: bool, } impl Config { pub fn new(mut args: std::env::Args) -> Result<Config, &'static str> { args.next(); let query = match args.next() { Some(arg) => arg, None => return Err("Didn't get a query string"), }; let filename = match args.next() { Some(arg) => arg, None => return Err("Didn't get a file name"), }; let case_sensitive = env::var("CASE_INSENSITIVE").is_err(); Ok(Config { query, filename, case_sensitive }) } }
请记住 env::args
返回值的第一个值是程序的名称。我们希望忽略它并获取下一个值,所以首先调用 next
并不对返回值做任何操作。之后对希望放入 Config
中字段 query
调用 next
。如果 next
返回 Some
,使用 match
来提取其值。如果它返回 None
,则意味着没有提供足够的参数并通过 Err
值提早返回。对 filename
值进行同样的操作。
使用迭代器适配器来使代码更简明
I/O 项目中其他可以利用迭代器的地方是 search
函数,示例 13-28 中重现了第 12 章结尾示例 12-19 中此函数的定义:
文件名: src/lib.rs
pub fn search<'a>(query: &str, contents: &'a str) -> Vec<&'a str> {
let mut results = Vec::new();
for line in contents.lines() {
if line.contains(query) {
results.push(line);
}
}
results
}
可以通过使用迭代器适配器方法来编写更简明的代码。这也避免了一个可变的中间 results
vector 的使用。函数式编程风格倾向于最小化可变状态的数量来使代码更简洁。去掉可变状态可能会使得将来进行并行搜索的增强变得更容易,因为我们不必管理 results
vector 的并发访问。示例 13-29 展示了该变化:
文件名: src/lib.rs
pub fn search<'a>(query: &str, contents: &'a str) -> Vec<&'a str> {
contents.lines()
.filter(|line| line.contains(query))
.collect()
}
回忆 search
函数的目的是返回所有 contents
中包含 query
的行。类似于示例 13-19 中的 filter
例子,可以使用 filter
适配器只保留 line.contains(query)
返回 true
的那些行。接着使用 collect
将匹配行收集到另一个 vector 中。这样就容易多了!尝试对 search_case_insensitive
函数做出同样的使用迭代器方法的修改吧。
接下来的逻辑问题就是在代码中应该选择哪种风格:是使用示例 13-28 中的原始实现还是使用示例 13-29 中使用迭代器的版本?大部分 Rust 开发者倾向于使用迭代器风格。开始这有点难以理解,不过一旦你对不同迭代器的工作方式有了感觉之后,迭代器可能会更容易理解。相比摆弄不同的循环并创建新 vector,(迭代器)代码则更关注循环的目的。这抽象掉那些老生常谈的代码,这样就更容易看清代码所特有的概念,比如迭代器中每个元素必须面对的过滤条件。
不过这两种实现真的完全等同吗?直觉上的假设是更底层的循环会更快一些。让我们聊聊性能吧。