如何为一个简单的结构实现迭代器和IntoIterator？

Question

如何为下面的结构实现Iterator和IntoIterator特征？

struct Pixel {
    r: i8,
    g: i8,
    b: i8,
}

我已经尝试了下面的各种形式，但都没有成功。

impl IntoIterator for Pixel {
    type Item = i8;
    type IntoIter = Iterator<Item=Self::Item>;

    fn into_iter(self) -> Self::IntoIter {
        [&self.r, &self.b, &self.g].into_iter()
    }
}

这段代码给了我一个编译错误

error[E0277]: the trait bound `std::iter::Iterator<Item=i8> + 'static: std::marker::Sized` is not satisfied
 --> src/main.rs:7:6
  |
7 | impl IntoIterator for Pixel {
  |      ^^^^^^^^^^^^ the trait `std::marker::Sized` is not implemented for `std::iter::Iterator<Item=i8> + 'static`
  |
  = note: `std::iter::Iterator<Item=i8> + 'static` does not have a constant size known at compile-time
  = note: required by `std::iter::IntoIterator`

Answer 1

您的迭代器类型是Iterator<Item = Self::Item>，但Iterator是一个特征。特征是由结构实现的，它们不是独立存在的。您还可以有一个引用特征对象(&Iterator)、一个盒装特征对象(Box<Iterator>)或一个匿名特征实现(impl Iterator)，所有这些对象的大小都是已知的。

取而代之的是，我们创建一个已知大小并实现Iterator本身的PixelIntoIterator：

struct Pixel {
    r: i8,
    g: i8,
    b: i8,
}

impl IntoIterator for Pixel {
    type Item = i8;
    type IntoIter = PixelIntoIterator;

    fn into_iter(self) -> Self::IntoIter {
        PixelIntoIterator {
            pixel: self,
            index: 0,
        }
    }
}

pub struct PixelIntoIterator {
    pixel: Pixel,
    index: usize,
}

impl Iterator for PixelIntoIterator {
    type Item = i8;
    fn next(&mut self) -> Option<i8> {
        let result = match self.index {
            0 => self.pixel.r,
            1 => self.pixel.g,
            2 => self.pixel.b,
            _ => return None,
        };
        self.index += 1;
        Some(result)
    }
}

fn main() {
    let p = Pixel {
        r: 54,
        g: 23,
        b: 74,
    };
    for component in p {
        println!("{}", component);
    }
}

这样做的好处是可以返回实际的i8，而不是引用。既然它们都很小，你不妨直接传递它们。

这将消耗Pixel。如果你有一个对Pixel的引用，你还需要实现一个不使用它的迭代器：

impl<'a> IntoIterator for &'a Pixel {
    type Item = i8;
    type IntoIter = PixelIterator<'a>;

    fn into_iter(self) -> Self::IntoIter {
        PixelIterator {
            pixel: self,
            index: 0,
        }
    }
}

pub struct PixelIterator<'a> {
    pixel: &'a Pixel,
    index: usize,
}

impl<'a> Iterator for PixelIterator<'a> {
    type Item = i8;
    fn next(&mut self) -> Option<i8> {
        let result = match self.index {
            0 => self.pixel.r,
            1 => self.pixel.g,
            2 => self.pixel.b,
            _ => return None,
        };
        self.index += 1;
        Some(result)
    }
}

如果您希望同时支持创建使用迭代器和非使用迭代器，则可以同时实现这两个版本。您可以随时引用您自己的Pixel，因此您只需要非使用的变体。然而，有一个消费版本通常是很好的，这样你就可以返回迭代器，而不用担心生命周期。

通过重用已经存在的迭代器(例如，使用[T; 3] )来编写

要方便得多

从Rust1.51开始，您可以利用array::IntoIter

impl IntoIterator for Pixel {
    type Item = i8;
    type IntoIter = std::array::IntoIter<i8, 3>;

    fn into_iter(self) -> Self::IntoIter {
        std::array::IntoIter::new([self.r, self.b, self.g])
    }
}

在以前的版本中，这可能有点傻，但是您可以通过将一些现有类型粘合在一起并使用impl Iterator来避免创建自己的迭代器类型

use std::iter;

impl Pixel {
    fn values(&self) -> impl Iterator<Item = i8> {
        let r = iter::once(self.r);
        let b = iter::once(self.b);
        let g = iter::once(self.g);
        r.chain(b).chain(g)
    }
}

Answer 2

首先，IntoIter必须指向一个真正的struct，而不是一个trait，以便Rust能够传递该值(这就是Sized的意思)。对于数组，into_iter返回std::slice::Iter struct。

其次，典型的数组[1, 2, 3]不是在堆上分配的。事实上，允许编译器完全优化分配，转而指向预编译的数组。能够迭代数组而不将它们复制到任何地方，我认为这就是为什么数组的IntoIterator实现不像其他IntoIterator实现那样将数组移动到任何地方的原因。相反，它似乎引用了现有的数组。您可以从its signature中看到

impl<'a, T> IntoIterator for &'a [T; 3]
    type Item = &'a T
    type IntoIter = Iter<'a, T>
    fn into_iter(self) -> Iter<'a, T>

它接受对数组(&'a [T; 3])的引用。

因此，你不能以你想要的方式使用它。引用的数组必须比返回的迭代器存活时间长。Rust编译器告诉我们的Here's a version。

Vector有一个IntoIterator实现，可以真正地将数据移动到迭代器中，从而实现you can use it。

为了既快速又简单，返回一个数组而不是迭代器(playpen)：

impl Pixel {
    fn into_array(self) -> [i8; 3] {[self.r, self.g, self.b]}
}

这样，数组首先移动到外部作用域中，然后可以从外部作用域的迭代器中引用它：

for color in &(Pixel {r: 1, g: 2, b: 3}).into_array() {
    println! ("{}", color);
}