如何在结构中的数组块上实现迭代器？

Question

我想为结构实现一个迭代器，并将数组作为其字段之一。迭代器应该返回该数组的一个切片，但这需要一个生命周期参数。那个参数应该去哪里？

Rust 版本是 1.37.0

struct A {
    a: [u8; 100],
    num: usize,
}

impl Iterator for A {
    type Item = &[u8]; // this requires a lifetime parameter, but there is none declared

    fn next(&mut self) -> Option<Self::Item> {
         if self.num >= 10 {
             return None;
         }

         let res = &self.a[10*self.num..10*(self.num+1)];
         self.num += 1;
         Some(res)
    }
}

Answer 1

我不会自己实现。相反，我会重用现有的 chunks 迭代器和 implement IntoIterator for a reference to the type：

struct A {
    a: [u8; 100],
    num: usize,
}

impl<'a> IntoIterator for &'a A {
    type Item = &'a [u8];
    type IntoIter = std::slice::Chunks<'a, u8>;

    fn into_iter(self) -> Self::IntoIter {
        self.a.chunks(self.num)
    }
}

fn example(a: A) {
    for chunk in &a {
        println!("{}", chunk.iter().sum::<u8>())
    }
}

Answer 2

当你从一个函数返回一个引用时，它的生命周期需要与其他东西联系起来。否则，编译器将不知道引用的有效时间（例外情况是 'static 生命周期，它会持续整个程序的持续时间）。

所以我们需要对切片的现有引用。执行此操作的一种标准方法是将引用绑定到迭代器本身。例如，

struct Iter<'a> {
    slice: &'a [u8; 100],
    num: usize,
}

那么你所拥有的几乎是逐字逐句的。 （我更改了类型和字段的名称以提供更多信息）。

impl<'a> Iterator for Iter<'a> {
    type Item = &'a [u8];

    fn next(&mut self) -> Option<Self::Item> {
        if self.num >= 100 {
            return None;
        }

        let res = &self.slice[10 * self.num..10 * (self.num + 1)];
        self.num += 1;
        Some(res)
    }
}

现在，您可能在某处仍有实际的[u8; 100]，而不仅仅是参考。如果您仍想使用它，您将需要一个单独的结构，该结构具有转换为A 的方法。例如

struct Data {
    array: [u8; 100],
}

impl Data {
    fn iter<'a>(&'a self) -> Iter<'a> {
        Iter {
            slice: &self.array,
            num: 0,
        }
    }
}

由于生命周期省略，iter 的生命周期可以省略：

impl Data {
    fn iter(&self) -> Iter {
        Iter {
            slice: &self.array,
            num: 0,
        }
    }
}

(playground)

只是一些笔记。 [0u8; 100] 存在一个编译器错误。这可能是[u8; 100] 的拼写错误，但以防万一，这就是我们不能这样做的原因。在结构定义的字段中，仅指定类型。字段或类似的东西没有默认值。如果您尝试为结构设置默认值，请考虑使用Default trait。

其次，您可能已经意识到这一点，但已经有 an implementation 的切片块迭代器。如果slice 是一个切片（或者可以取消引用强制转换为一个切片- 向量和数组是主要示例），那么slice.chunks(n) 是该切片的块的迭代器，长度为n。我在上面链接的代码中给出了一个例子。有趣的是，该实现使用了一个非常相似的想法： slice.chunks(n) 返回一个带有生命周期参数的新结构并实现Iterator。这和我们的Data::iter几乎一模一样。

最后，您的next 实现中有一个错误，在运行时会导致越界恐慌。看看你能不能发现它！