掌握Rust迭代器（深入理解Iterator trait与高效遍历技巧）

什么是迭代器？

在Rust中，迭代器是一种可以按顺序访问集合（如数组、向量、哈希表等）中每个元素的对象。Rust通过 Iterator trait 来定义迭代器的行为。这个trait只有一个必须实现的方法：next()，它每次返回一个Option<T>：

• Some(value) 表示还有下一个元素
• None 表示已经遍历完毕

创建和使用基本迭代器

最简单的迭代器来自数组或Vec。使用 .iter() 方法即可获取一个不可变引用的迭代器：

let numbers = vec![1, 2, 3, 4, 5];// 创建迭代器let iter = numbers.iter();// 使用 for 循环遍历（for 循环内部会自动调用 next()）for num in iter {    println!("{}", num);}

注意：上面的 iter 是一个实现了 Iterator trait 的类型。你也可以手动调用 next()：

let mut iter = numbers.iter();println!("{:?}", iter.next()); // Some(&1)println!("{:?}", iter.next()); // Some(&2)println!("{:?}", iter.next()); // Some(&3)

三种常见的迭代器方法

Rust提供了三种常用方法来创建不同类型的迭代器：

1. .iter()：产生 &T 类型的引用（不可变）
2. .iter_mut()：产生 &mut T 类型的可变引用
3. .into_iter()：消耗集合，产生 T 类型的值（所有权转移）

let mut vec = vec![10, 20, 30];// iter(): &i32for x in vec.iter() {    println!("{}", x);}// iter_mut(): &mut i32for x in vec.iter_mut() {    *x *= 2; // 修改原值}// into_iter(): i32（vec 被消耗，不能再使用）for x in vec.into_iter() {    println!("{}", x);}// 此时 vec 已无效

高阶迭代器适配器（Adapter）

Rust的迭代器是“惰性”的——除非你消费它（比如用 for 循环或 collect()），否则不会执行任何操作。你可以链式调用各种适配器方法来构建复杂的处理流程：

let numbers = vec![1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10];let result: Vec = numbers    .iter()    .filter(|&x| x % 2 == 0)   // 筛选偶数    .map(|x| x * x)            // 平方    .collect();                // 收集为 Vecprintln!("{:?}", result); // [4, 16, 36, 64, 100]

这些适配器包括 map、filter、take、skip、fold 等，它们都返回新的迭代器，因此可以无限链式组合。

实现自定义迭代器

要实现自己的迭代器，只需为你的类型实现 Iterator trait，并提供 next 方法。例如，我们创建一个从1开始的计数器：

struct Counter {    count: u32,}impl Counter {    fn new() -> Counter {        Counter { count: 0 }    }}impl Iterator for Counter {    type Item = u32;    fn next(&mut self) -> Option {        self.count += 1;        if self.count < 6 {            Some(self.count)        } else {            None        }    }}fn main() {    let mut counter = Counter::new();    assert_eq!(counter.next(), Some(1));    assert_eq!(counter.next(), Some(2));    // ...    // 或者直接遍历    for n in Counter::new() {        println!("{}", n);    }}

这里的关键是 type Item = u32;，它指定了迭代器每次返回的元素类型。

为什么Rust迭代器如此高效？

Rust的迭代器是“零成本抽象”（zero-cost abstraction）的典范。编译器会在编译期将迭代器链优化成与手写循环几乎相同的机器码，没有运行时开销。这意味着你可以写出既安全又高性能的代码。

总结

通过本教程，你应该已经掌握了 Rust迭代器 的基本用法、适配器链、自定义实现以及其背后的性能优势。作为 Rust语言教程 的重要一环，熟练使用 Iterator trait 将极大提升你的 Rust编程入门 体验和代码质量。

记住：在Rust中，“能用迭代器就别用手动索引循环”——这不仅是惯用法，更是安全与性能的最佳实践。