如何实现支持可变迭代器的容器？

Question

我想设计一个支持可变迭代器的玩具容器类，但是我在整理迭代器的生存期及其对容器的引用时遇到了困难。

我尝试创建一个最小的未编译示例：

struct Payload {
    value: i32,
}

struct Container {
    val: Payload,
}

struct IterMut<'a> {
    cont: &'a mut Container,
    cnt: i32,
}

impl<'a> Container {
    fn new() -> Container {
        Container { val: Payload { value: 42 } }
    }
    fn iter_mut(&'a mut self) -> IterMut<'a> {
        IterMut {
            cont: self,
            cnt: 10,
        }
    }
}

impl<'a> Iterator for IterMut<'a> {
    type Item = &'a mut Payload;

    fn next<'b>(&'b mut self) -> Option<Self::Item> {
        self.cnt -= 1;

        if self.cnt < 0 {
            return None;
        } else {
            Some(&mut self.cont.val)
        }
    }
}

fn main() {
    let mut cont = Container::new();

    let mut it = cont.iter_mut();
    it.next();
}

上面的内容旨在实现一个真正愚蠢的容器，它在使用iter_mut()迭代10次时返回相同的项。

我不知道如何实现Iterator::next。

我确实编写了一个常规函数，它实现了与我想要的next相同的语义。

fn manual_next<'a, 'b>(i: &'a mut IterMut<'b>) -> Option<&'a mut Payload> {
    i.cnt -= 1;

    if i.cnt < 0 {
        return None;
    } else {
        Some(&mut i.cont.val)
    }
}

这于事无补，因为我无法使它适应于实现Iterator::next，而且如果没有实现Iterator，我的容器就不能在for-循环中迭代，这是我想要的。

Answer 1

不可能按原样实现迭代器，因为它将允许您获得对同一项的多个可变引用，从而打破Rust的别名/借用规则。幸好借阅检查器发现了错误！:-)

例如，扩展main示例：

fn main() {
    let mut cont = Container::new();

    let mut it = cont.iter_mut();
    let alias_1 = it.next();
    let alias_2 = it.next();
    // alias_1 and alias_2 both would have mutable references to cont.val!
}

其他iter_mut迭代器(例如，向量/片上的迭代器)在每个步骤中返回对不同项的引用，因此没有这个问题。

如果您确实需要在逻辑上可变的东西上迭代，您可能可以不变异地迭代，但是可以通过RefCell或Cell使用内部可变性。

manual_next函数编译的原因是您不受Iterator::next签名的限制，而且实际上只调用一次(如果不保留结果的话)是完全安全的。但是，如果您试图保存结果，它会使IterMut不断借来，您无法再次调用它：

let mut cont = Container::new();

let mut it = cont.iter_mut();
let x = manual_next(&mut it);
manual_next(&mut it);  // Error: `it` is still borrowed mutably

游乐场

相反，Iterator::next有一种类型，它使像collect这样的东西成为可能。