Vec<Vec<(K, V)>> 的可变迭代器

Question

我正在尝试为以下类型的向量创建一个可变迭代器：Vec<Vec<(K, V)>>

迭代器代码：

pub struct IterMut<'a, K: 'a, V: 'a> {
    iter: &'a mut Vec<Vec<(K, V)>>,
    ix: usize,
    inner_ix: usize,
}

impl<'a, K, V> Iterator for IterMut<'a, K, V> {
    type Item = (&'a K, &'a mut V);

    #[inline]
    fn next(&mut self) -> Option<(&'a K, &'a mut V)> {

        while self.iter.len() < self.ix {
            while self.iter[self.ix].len() < self.inner_ix {
                self.inner_ix += 1;
                let (ref k, ref mut v) = self.iter[self.ix][self.inner_ix];
                return Some((&k, &mut v));
            }

            self.ix += 1;
        }

        return None;
    }
}

我得到的错误是：

error[E0495]: cannot infer an appropriate lifetime for lifetime parameter in function call due to conflicting requirements
  --> src/main.rs:16:42
   |
16 |                 let (ref k, ref mut v) = self.iter[self.ix][self.inner_ix];
   |                                          ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
   |
help: consider using an explicit lifetime parameter as shown: fn next(&'a mut self) -> Option<(&'a K, &'a mut V)>
  --> src/main.rs:11:5
   |
11 |     fn next(&mut self) -> Option<(&'a K, &'a mut V)> {
   |     ^

显然我有终身问题，但我不知道如何告诉编译器这应该可以工作。

这是你应该如何实现可变迭代器还是有更好的方法？

Answer 1

在调试神秘的错误消息时，我发现尝试尽可能多地隔离问题更容易。

第一步是将表达式分解为其基本组成部分，让我们从拆分索引步骤开始：

fn next(&mut self) -> Option<(&'a K, &'a mut V)> {

    while self.iter.len() < self.ix {
        while self.iter[self.ix].len() < self.inner_ix {
            self.inner_ix += 1;
            let outer: &'a mut Vec<_> = self.iter;
            let inner: &'a mut Vec<_> = &mut outer[self.ix];
            let (ref k, ref mut v) = inner[self.inner_ix];
            return Some((&k, &mut v));
        }

        self.ix += 1;
    }

    return None;
}

Index 特征假定其输出的生命周期与其接收者的生命周期相关联，因此要获得 'a 生命周期，我们需要接收者具有 &'a 生命周期，并且它向上传播，导致上面的代码。

但是这里有一个问题：let outer: &'a mut Vec<_> = self.iter; 将无法编译，因为可变引用不是 Copy。

那么，如何从可变引用中获得可变引用（这一定是可能的，因为IndexMut 获得了可变引用）？

一个使用重借：let outer: &'a mut Vec<_> = &mut *self.iter;。

还有，哦：

error[E0495]: cannot infer an appropriate lifetime for borrow expression due to conflicting requirements
  --> <anon>:16:45
   |
16 |                 let outer: &'a mut Vec<_> = &mut *self.iter;
   |                                             ^^^^^^^^^^^^^^^
   |

重新借用的引用对'a 无效，它仅在self 的（未命名）生命周期内有效！

为什么要生锈？为什么？

因为不这样做是不安全的。

&mut T 保证不会出现别名，但是您的方法可能会创建别名引用（如果您忘记推进索引）：

#[inline]
fn next(&mut self) -> Option<(&'a K, &'a mut V)> {
    let (ref k, ref mut v) = self.iter[self.ix][self.inner_ix];
    return Some((&k, &mut v));
}

即使您没有，也不能保证您没有允许“后退”的rewind 方法。

TL;DR：你正要踩到地雷，却被引向 Stack Overflow ;)

---

好的，但是你如何实现迭代器！.

当然，使用迭代器。正如 Shepmaster（简短地）回答的那样，标准库中已经以FlatMap 为幌子存在等价物。诀窍是使用现有的迭代器来获取细节！

类似：

use std::slice::IterMut;

pub struct MyIterMut<'a, K: 'a, V: 'a> {
    outer: IterMut<'a, Vec<(K, V)>>,
    inner: IterMut<'a, (K, V)>,
}

然后你从inner消费，只要它提供物品，当空时你从outer重新填充。

impl<'a, K, V> MyIterMut<'a, K, V> {
    fn new(v: &'a mut Vec<Vec<(K, V)>>) -> MyIterMut<'a, K, V> {
        let mut outer = v.iter_mut();
        let inner = outer.next()
                         .map(|v| v.iter_mut())
                         .unwrap_or_else(|| (&mut []).iter_mut());
        MyIterMut { outer: outer, inner: inner }
    }
}

impl<'a, K, V> Iterator for MyIterMut<'a, K, V> {
    type Item = (&'a K, &'a mut V);

    #[inline]
    fn next(&mut self) -> Option<(&'a K, &'a mut V)> {
        loop {
            match self.inner.next() {
                Some(r) => return Some((&r.0, &mut r.1)),
                None => (),
            }

            match self.outer.next() {
                Some(v) => self.inner = v.iter_mut(),
                None => return None,
            }
        }
    }
}

快速测试用例：

fn main() {
    let mut v = vec![
        vec![(1, "1"), (2, "2")],
        vec![],
        vec![(3, "3")]
    ];
    let iter = MyIterMut::new(&mut v);
    let c: Vec<_> = iter.collect();
    println!("{:?}", c);
}

打印：

[(1, "1"), (2, "2"), (3, "3")]

正如预期的那样，它并没有完全损坏，但我希望我不必依赖 &[] 是 'static 技巧（即，std::slice::IterMut 实现了 Default）。

Answer 2

您没有提供重新实现标准 Iterator::flat_map 的理由，所以我只使用它和另一个 map 来消除您不需要的可变性：

fn main() {
    let mut a: Vec<Vec<(u8, u8)>> = Default::default();
    let c = a.iter_mut()
        .flat_map(|x| x.iter_mut())
        .map(|&mut (ref a, ref mut b)| (a, b))
        .count();
    println!("{}", c);
}

一旦你有了，你就可以return the iterator in one of the many ways。

#[derive(Debug, Default)]
struct Thing<K, V>(Vec<Vec<(K, V)>>);

impl<K, V> Thing<K, V> {
    fn iter_mut<'a>(&'a mut self) -> Box<Iterator<Item = (&'a K, &'a mut V)> + 'a> {
        Box::new(self.0
            .iter_mut()
            .flat_map(|x| x.iter_mut())
            .map(|&mut (ref a, ref mut b)| (a, b)))
    }
}

fn main() {
    let mut a = Thing::<u8, u8>::default();
    let c = a.iter_mut().count();
    println!("{}", c);
}