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学习笔记十四——一文看懂 Rust 迭代器

news 来源：原创 2025/8/25 3:19:47

🌀 一文看懂 Rust 迭代器

📚 目录导航

什么是迭代器？为什么 Rust 到处都在用它？
Rust 迭代器的底层逻辑是什么？
适配器 vs 消费者：谁是主角？
常见适配器：加工数据的全能工厂
常见消费者：迭代器的“吃货家族”
Rust 如何保证高性能？为什么懒执行这么厉害？
✅ 高阶技巧通俗讲透：by_ref、提前消费
🧠 小白也能写的自定义迭代器：从逻辑到实战
总结 + 常见场景整理

1️⃣ 什么是迭代器？为什么 Rust 到处都在用它？

一句话：迭代器就是一个可以“一个个吐出值”的东西。

再通俗点：它像一个工人，负责“从集合里拿出元素”：

let v = vec![1, 2, 3];
let mut it = v.iter();println!("{:?}", it.next()); // Some(1)
println!("{:?}", it.next()); // Some(2)
println!("{:?}", it.next()); // Some(3)
println!("{:?}", it.next()); // None

每次调用 .next()，它就给你一个 Option<T> 类型的值：

有值：Some(x)
没值了：None

2️⃣ Rust 迭代器的底层逻辑是什么？

Rust 用 trait Iterator 抽象了所有“可以被一项一项访问”的数据结构：

pub trait Iterator {type Item;fn next(&mut self) -> Option<Self::Item>;
}

你只需要实现 next()，它会一项一项地返回数据。每个适配器、消费者，都是围绕 next() 构建的！

3️⃣ 适配器 vs 消费者：谁才是主角？

对比	适配器（Adapter）	消费者（Consumer）
功能	加工、变换、组合数据	真正“把数据用掉”
是否懒执行	✅ 是	❌ 一调用就开始运行
是否返回迭代器	✅ 返回新的迭代器	❌ 返回值（Vec、i32、bool）
示例	`.map()` `.filter()` `.take()`	`.collect()` `.sum()` `.find()`

类比思路 🧠：

适配器像工厂流水线，把原料（数据）加工好，
消费者像物流运输，把结果打包送到你手里。

4️⃣ 常见适配器：加工数据的全能工厂

名称	用法	示例	通俗场景
`map()`	加工每个元素	`.map(\|x\| x + 1)`	全部加 1、转大写等
`filter()`	筛选元素	`.filter(\|x\| *x > 3)`	只要大于 3 的
`take(n)`	只取前 n 个	`.take(2)`	分页、限流
`skip(n)`	跳过前 n 个	`.skip(2)`	跳过表头等
`enumerate()`	带索引	`.enumerate()`	打印编号
`rev()`	倒序	`.rev()`	倒着打印
`chain()`	拼接	`a.chain(b)`	合并多个集合

🌰 示例：

let result: Vec<_> = (1..=5).filter(|x| x % 2 == 1).map(|x| x * 10).collect();println!("{:?}", result); // [10, 30, 50]

5️⃣ 常见消费者：迭代器的“吃货家族”

名称	用法	示例	作用
`collect()`	收集为 Vec、HashMap 等	`.collect::<Vec<_>>()`	最常用
`for_each()`	遍历做事	`.for_each(\|x\| println!("{}", x))`	替代 for 循环
`sum()`	求和	`.sum::<i32>()`	累加数字
`product()`	求积	`.product::<i32>()`	全部相乘
`count()`	个数	`.count()`	数据量统计
`find()`	找一个满足条件的值	`.find(\|x\| *x == 3)`	搜索场景
`any()`	有一个满足条件？	`.any(\|x\| x > 5)`	判断存在性
`all()`	全部满足条件？	`.all(\|x\| x > 0)`	校验条件

6️⃣ Rust 如何保证高性能？为什么懒执行这么厉害？

Rust 的迭代器用的是“懒加载”思想：

💤 什么叫懒？

不会一开始就执行所有 .map() 和 .filter()，而是只有你用 collect() 等消费器，才“触发”处理流程。

let iter = (1..=3).map(|x| {println!("处理 {}", x);x + 1
}); // 什么都不会打印let v: Vec<_> = iter.collect(); // 现在才开始打印

7️⃣ ✅ 高阶技巧通俗讲透

✅ `by_ref()` 是啥？

你拿一个可变引用传递给某个适配器，就能保留迭代器状态。

🌰 示例：我们只想用这个迭代器的一部分

let mut it = vec![1, 2, 3, 4, 5].iter();let a: Vec<_> = it.by_ref().take(2).collect(); // 拿前两个
let b: Vec<_> = it.collect(); // 剩下的还可以继续用println!("{:?} {:?}", a, b); // [1, 2] [3, 4, 5]

8️⃣ 🧠 小白也能写的自定义迭代器：从逻辑到实战

你只要记住两点：

✅ 一个迭代器必须：

有个结构体保存状态（比如当前数）
实现 Iterator trait，提供 next() 方法

🌰 例子：自己写一个“从 1 数到 5”的迭代器

struct CountToFive {count: usize,
}impl Iterator for CountToFive {type Item = usize;fn next(&mut self) -> Option<Self::Item> {if self.count < 5 {self.count += 1;Some(self.count)} else {None}}
}

✅ 用法：

fn main() {let counter = CountToFive { count: 0 };for n in counter {println!("{}", n); // 输出 1 到 5}
}

📌 模板套路（记住就能写）：

struct MyIter { 状态字段 }impl Iterator for MyIter {type Item = 返回的类型;fn next(&mut self) -> Option<Self::Item> {// 判断是否结束 + 返回 Some(...) or None}
}

✅ 什么场景该自己写？

你要从 1 到 100，每次跳 7（非普通序列）
你要包装异步、分页、网络流
想把某个结构变成“可遍历”的对象

9️⃣ 总结：迭代器能做什么？为啥这么香？

优点	表现
✅ 安全	没有手动索引越界的烦恼
✅ 高性能	零成本抽象，懒执行，自动内联
✅ 表达力强	写起来非常流畅，读起来像“数据管道”
✅ 可组合	map + filter + take 无限组合
✅ 可扩展	你可以实现自己的迭代器，复用逻辑

🚀 常见实战场景：

遍历 Vec、HashMap、文件行
过滤无效数据
求和 / 聚合统计
实现分页 / 分批处理
管道式业务数据处理（流式处理）

学习笔记十四——一文看懂 Rust 迭代器

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