将循环展开为宏，使数组不可变

Question

我昨天写了这些生锈的字。它将27位从32位整数转换为3x9字节数组，但我的直觉是，这应该在没有可变变量ans的情况下完成。

pub fn u32_to_preformated_vector(image:u32) ->[[u8;9];3] {
  let mut ans:[[u8; 9]; 3]= [[0,0,0,0,0,0,0,0,0],[0,0,0,0,0,0,0,0,0],[0,0,0,0,0,0,0,0,0]];
  let image = !image;
  for i in 0..27 {
     ans[i/9][i%9] = 1 & (image >> i) as u8;
  }
  ans
}

什么才是这里最干净的代码？宏还是迭代器魔法？

Answer 1

也请参见这里的代码：https://play.rust-lang.org/?version=stable&mode=debug&edition=2018&gist=574d96b16d82c5816ebc35c5d88acda2

函数u32_to_preformated_vector的名称让我假设我得到的是我实际得到的东西。所以我认为这个名字可以改进：

• 函数实际上不返回向量，而是返回数组；
• 该函数对输入位进行反转。在名字里是完全看不见的。
• 您甚至可以指示您处理转换的位顺序，因为并不是每个人都希望首先得到最不重要的位/最不重要的非get。

在保持可变数组的情况下，我使用了以下代码：

pub fn u32_to_preformatted_array(image: u32) -> [[u8; 9]; 3] {
    let mut result = [[0u8; 9]; 3];
    let inverted = !image;
    for n in 0..3 {
        let nonet = inverted >> n * 9;
        for m in 0..9 {
            result[n][m] = 1 & (nonet >> m) as u8;
        }
    }
    result
}

我想如果我将倒置的image绑定到一个新的名称(inverted)上会有帮助。这样，在for循环中，读者可以看到它与作为参数传递给函数的值是不同的。

我还将单个for循环转换为两个嵌套的for循环。虽然嵌套这些循环通常可能会导致性能问题，但在这里它并没有坏处，因为内部代码中的迭代次数保持不变(27)。这样，我认为索引处理比做一个除法和一个余数来计算它们更清楚。它也可能使比特顺序变得更加明显。

数组的初始值可以以更紧凑的方式初始化，因为数组中的所有值都是相同的(本例中为0u8)。

我不认为在函数中有一个可变数组是一件大事。虽然我在很大程度上追求的是不变性，但在这里，变异的可能性是非常有限的。由于这是一个价值得到建造的地方，所以在不同的地方使用它是没有危险的。从返回值的点开始，函数的声明将使其不可变。

我还试图通过使用迭代器来摆脱这个单一的mut。只要将函数的返回类型从数组更改为向量，就很容易：

pub fn u32_to_preformatted_vec(image: u32) -> Vec> {
    let inverted = !image;
    (0..3)
        .map(|i| (inverted >> 9 * i) & 0b111_111_111) // `&` not strictly needed
        .map(|nonet| (0..9).map(|i| 1 & (nonet >> i) as u8).collect())
        .collect()
}

一般来说，我认为在map/reduce样式中工作比在数组上工作要好得多。您也可以将Vec转换为片，但是对数组的转换更困难，而且常常使用像.clone_from_slice()这样的函数来完成，因为这需要一个以前分配的数组，这个数组又是可变的。我还尝试为Vec获取一个切片，然后使用TryFrom特性将其转换为一个数组。当我让它在一维数组中工作时，我没有让它在多维数组[[u8; 9]; 3]中工作。

在设计解决方案时，也很少需要从Vec到数组。Vec只是数组周围的一点代码(这就是为什么可以很容易地从它得到一个片段)。因此，在使用数组时，您不会真正保存任何东西。

考虑到整个问题，我想知道这种转换的原因是什么。您正在释放一个4字节的值，最多可以使用27字节的内存。这样可以增加程序的内存使用量，我不知道你从中得到了什么。我不认为它实际上会提高性能，因为在访问数据时，您会失去局部性。计算机中的缓存将不能像使用原始的4字节值那样工作。

如果您试图从转换中获得的目标是提高可读性，我认为您可能会尝试定义帮助函数来获取(或设置)各个位。计算实际上非常容易，在CPU寄存器中执行，编译器可以内联。那应该相当快，…比将数据转换到这个二维数组更快，这需要大量访问计算机内存，因为它不能在寄存器中完成。