为什么带有 .chars() 的 .flat_map() 不适用于 std::io::Lines，但适用于字符串向量？

Question

我正在尝试迭代标准输入中的字符。 Read.chars() 方法实现了这个目标，但不稳定。显而易见的替代方法是使用 Read.lines() 和 flat_map 将其转换为字符迭代器。

这似乎应该有效，但没有，导致borrowed value does not live long enough 错误。

use std::io::BufRead;

fn main() {
    let stdin = std::io::stdin();
    let mut lines = stdin.lock().lines();
    let mut chars = lines.flat_map(|x| x.unwrap().chars());
}

Read file character-by-character in Rust 中提到了这一点，但并没有真正解释原因。

我特别困惑的是这与documentation for flat_map 中的示例有何不同，后者使用flat_map 将.chars() 应用于字符串向量。我真的不明白这应该有什么不同。我看到的主要区别是我的代码也需要调用unwrap()，但是将最后一行更改为以下内容也不起作用：

let mut chars = lines.map(|x| x.unwrap());
let mut chars = chars.flat_map(|x| x.chars());

它在第二行失败，所以问题似乎不是unwrap。

当文档中非常相似的行不起作用时，为什么最后一行不起作用？有什么办法可以让它工作吗？

Answer 1

首先弄清楚闭包变量的类型是什么：

let mut chars = lines.flat_map(|x| {
    let () = x;
    x.unwrap().chars()
});

这表明它是Result<String, io::Error>。在unwrapping 之后，它将是一个String。

接下来看str::chars：

fn chars(&self) -> Chars

还有definition of Chars：

pub struct Chars<'a> {
    // some fields omitted
}

由此，我们可以看出，对字符串调用 chars 会返回一个迭代器，该迭代器具有对字符串的引用。

只要我们有一个引用，我们就知道该引用不能比借用它的东西更长寿。在这种情况下，x.unwrap() 是所有者。接下来要检查的是所有权在哪里结束。在这种情况下，闭包拥有String，因此在闭包结束时，该值被删除并且所有引用都无效。

除了代码试图返回仍然引用字符串的Chars。哎呀。感谢 Rust，代码没有段错误！

与有效示例的区别在于所有权。在这种情况下，字符串由循环外的向量拥有，并且在迭代器被消耗之前它们不会被删除。因此不存在生命周期问题。

这段代码真正想要的是String 上的into_chars 方法。该迭代器可以获取值的所有权并返回字符。

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不是最高效率，而是一个好的开始：

struct IntoChars {
    s: String,
    offset: usize,
}

impl IntoChars {
    fn new(s: String) -> Self {
        IntoChars { s: s, offset: 0 }
    }
}

impl Iterator for IntoChars {
    type Item = char;

    fn next(&mut self) -> Option<Self::Item> {
        let remaining = &self.s[self.offset..];

        match remaining.chars().next() {
            Some(c) => {
                self.offset += c.len_utf8();
                Some(c)
            }
            None => None,
        }
    }
}

use std::io::BufRead;

fn main() {
    let stdin = std::io::stdin();
    let lines = stdin.lock().lines();
    let chars = lines.flat_map(|x| IntoChars::new(x.unwrap()));

    for c in chars {
        println!("{}", c);
    }
}

另见：

• How can I store a Chars iterator in the same struct as the String it is iterating on?
• Is there an owned version of String::chars?