改进我们的I/O项目
有了关于迭代器的新知识,我们可以改进第 12 章中的 I/O 项目,通过使用迭代器使代码中的某些部分更清晰和简洁。让我们看看迭代器如何改进 Config::build
函数和 search
函数的实现。
使用迭代器移除 clone
在清单 12-6 中,我们添加了代码,该代码接受一个 String
值的切片,并通过索引到切片并克隆值来创建 Config
结构体的实例,从而使 Config
结构体拥有这些值。在清单 13-17 中,我们重现了 Config::build
函数的实现,该实现与清单 12-23 中的实现相同。
use std::env;
use std::error::Error;
use std::fs;
use std::process;
use minigrep::{search, search_case_insensitive};
fn main() {
let args: Vec<String> = env::args().collect();
let config = Config::build(&args).unwrap_or_else(|err| {
println!("Problem parsing arguments: {err}");
process::exit(1);
});
if let Err(e) = run(config) {
println!("Application error: {e}");
process::exit(1);
}
}
pub struct Config {
pub query: String,
pub file_path: String,
pub ignore_case: bool,
}
impl Config {
fn build(args: &[String]) -> Result<Config, &'static str> {
if args.len() < 3 {
return Err("not enough arguments");
}
let query = args[1].clone();
let file_path = args[2].clone();
let ignore_case = env::var("IGNORE_CASE").is_ok();
Ok(Config {
query,
file_path,
ignore_case,
})
}
}
fn run(config: Config) -> Result<(), Box<dyn Error>> {
let contents = fs::read_to_string(config.file_path)?;
let results = if config.ignore_case {
search_case_insensitive(&config.query, &contents)
} else {
search(&config.query, &contents)
};
for line in results {
println!("{line}");
}
Ok(())
}
Config::build
function from Listing 12-23当时,我们说不要担心低效的clone
调用,因为我们会在未来移除它们。好吧,现在就是那个时候了!
我们需要在这里使用clone
,因为我们有一个包含String
元素的切片在参数args
中,但build
函数并不拥有args
。为了返回一个Config
实例的所有权,我们必须从Config
的query
和file_path
字段中克隆值,以便Config
实例可以拥有其值。
利用我们对迭代器的新了解,我们可以将build
函数改为接受一个迭代器的所有权作为其参数,而不是借用一个切片。
我们将使用迭代器的功能,而不是检查切片长度和索引到特定位置的代码。这将使Config::build
函数的作用更加清晰,因为迭代器将访问这些值。
一旦 Config::build
拥有迭代器并停止使用借用的索引操作,我们可以将 String
值从迭代器移动到 Config
,而不是调用 clone
进行新的分配。
直接使用返回的迭代器
打开您的 I/O 项目的 src/main.rs 文件,其内容应如下所示:
文件名: src/main.rs
use std::env;
use std::error::Error;
use std::fs;
use std::process;
use minigrep::{search, search_case_insensitive};
fn main() {
let args: Vec<String> = env::args().collect();
let config = Config::build(&args).unwrap_or_else(|err| {
eprintln!("Problem parsing arguments: {err}");
process::exit(1);
});
// --snip--
if let Err(e) = run(config) {
eprintln!("Application error: {e}");
process::exit(1);
}
}
pub struct Config {
pub query: String,
pub file_path: String,
pub ignore_case: bool,
}
impl Config {
fn build(args: &[String]) -> Result<Config, &'static str> {
if args.len() < 3 {
return Err("not enough arguments");
}
let query = args[1].clone();
let file_path = args[2].clone();
let ignore_case = env::var("IGNORE_CASE").is_ok();
Ok(Config {
query,
file_path,
ignore_case,
})
}
}
fn run(config: Config) -> Result<(), Box<dyn Error>> {
let contents = fs::read_to_string(config.file_path)?;
let results = if config.ignore_case {
search_case_insensitive(&config.query, &contents)
} else {
search(&config.query, &contents)
};
for line in results {
println!("{line}");
}
Ok(())
}
我们将首先更改我们在清单 12-24 中的 main
函数的开头部分,将其更改为清单 13-18 中的代码,这次使用迭代器。这在我们更新 Config::build
之前不会编译。
use std::env;
use std::error::Error;
use std::fs;
use std::process;
use minigrep::{search, search_case_insensitive};
fn main() {
let config = Config::build(env::args()).unwrap_or_else(|err| {
eprintln!("Problem parsing arguments: {err}");
process::exit(1);
});
// --snip--
if let Err(e) = run(config) {
eprintln!("Application error: {e}");
process::exit(1);
}
}
pub struct Config {
pub query: String,
pub file_path: String,
pub ignore_case: bool,
}
impl Config {
fn build(args: &[String]) -> Result<Config, &'static str> {
if args.len() < 3 {
return Err("not enough arguments");
}
let query = args[1].clone();
let file_path = args[2].clone();
let ignore_case = env::var("IGNORE_CASE").is_ok();
Ok(Config {
query,
file_path,
ignore_case,
})
}
}
fn run(config: Config) -> Result<(), Box<dyn Error>> {
let contents = fs::read_to_string(config.file_path)?;
let results = if config.ignore_case {
search_case_insensitive(&config.query, &contents)
} else {
search(&config.query, &contents)
};
for line in results {
println!("{line}");
}
Ok(())
}
env::args
to Config::build
env::args
函数返回一个迭代器!现在,我们直接将 env::args
返回的迭代器的所有权传递给 Config::build
,而不是将迭代器值收集到向量中然后再传递切片给 Config::build
。
接下来,我们需要更新 Config::build
的定义。让我们将 Config::build
的签名改为如清单 13-19 所示。这仍然无法编译,因为我们需要更新函数体。
use std::env;
use std::error::Error;
use std::fs;
use std::process;
use minigrep::{search, search_case_insensitive};
fn main() {
let config = Config::build(env::args()).unwrap_or_else(|err| {
eprintln!("Problem parsing arguments: {err}");
process::exit(1);
});
if let Err(e) = run(config) {
eprintln!("Application error: {e}");
process::exit(1);
}
}
pub struct Config {
pub query: String,
pub file_path: String,
pub ignore_case: bool,
}
impl Config {
fn build(
mut args: impl Iterator<Item = String>,
) -> Result<Config, &'static str> {
// --snip--
if args.len() < 3 {
return Err("not enough arguments");
}
let query = args[1].clone();
let file_path = args[2].clone();
let ignore_case = env::var("IGNORE_CASE").is_ok();
Ok(Config {
query,
file_path,
ignore_case,
})
}
}
fn run(config: Config) -> Result<(), Box<dyn Error>> {
let contents = fs::read_to_string(config.file_path)?;
let results = if config.ignore_case {
search_case_insensitive(&config.query, &contents)
} else {
search(&config.query, &contents)
};
for line in results {
println!("{line}");
}
Ok(())
}
Config::build
to expect an iterator标准库文档中关于env::args
函数的说明显示,它返回的迭代器类型为std::env::Args
,该类型实现了Iterator
特征并返回String
值。
我们已经更新了 Config::build
函数的签名,使参数 args
具有带有特质边界 impl Iterator<Item = String>
的泛型类型,而不是 &[String]
。这种使用 impl Trait
语法的方式我们在第十章的 “特质作为参数” 部分讨论过,意味着 args
可以是任何实现了 Iterator
特质并返回 String
项的类型。
因为我们将拥有 args
并且通过迭代 args
来对其进行修改,我们可以在 args
参数的定义中添加 mut
关键字使其可变。
使用 Iterator
特性方法而不是索引
接下来,我们将修复 Config::build
的主体。因为 args
实现了 Iterator
特性,我们知道可以调用它的 next
方法!清单 13-20 更新了来自清单 12-23 的代码,以使用 next
方法。
use std::env;
use std::error::Error;
use std::fs;
use std::process;
use minigrep::{search, search_case_insensitive};
fn main() {
let config = Config::build(env::args()).unwrap_or_else(|err| {
eprintln!("Problem parsing arguments: {err}");
process::exit(1);
});
if let Err(e) = run(config) {
eprintln!("Application error: {e}");
process::exit(1);
}
}
pub struct Config {
pub query: String,
pub file_path: String,
pub ignore_case: bool,
}
impl Config {
fn build(
mut args: impl Iterator<Item = String>,
) -> Result<Config, &'static str> {
args.next();
let query = match args.next() {
Some(arg) => arg,
None => return Err("Didn't get a query string"),
};
let file_path = match args.next() {
Some(arg) => arg,
None => return Err("Didn't get a file path"),
};
let ignore_case = env::var("IGNORE_CASE").is_ok();
Ok(Config {
query,
file_path,
ignore_case,
})
}
}
fn run(config: Config) -> Result<(), Box<dyn Error>> {
let contents = fs::read_to_string(config.file_path)?;
let results = if config.ignore_case {
search_case_insensitive(&config.query, &contents)
} else {
search(&config.query, &contents)
};
for line in results {
println!("{line}");
}
Ok(())
}
Config::build
to use iterator methods记住,env::args
返回值中的第一个值是程序的名称。我们希望忽略它并获取下一个值,所以首先我们调用 next
并不对返回值做任何处理。然后我们再次调用 next
来获取要放入 Config
的 query
字段的值。如果 next
返回 Some
,我们使用 match
来提取值。如果它返回 None
,则意味着提供的参数不足,我们提前返回一个 Err
值。对于 file_path
值,我们做同样的处理。
使用迭代器适配器使代码更清晰
我们还可以在 I/O 项目中的 search
函数中利用迭代器,该函数在列表 13-21 中重现,与列表 12-19 中的一样。
pub fn search<'a>(query: &str, contents: &'a str) -> Vec<&'a str> {
let mut results = Vec::new();
for line in contents.lines() {
if line.contains(query) {
results.push(line);
}
}
results
}
#[cfg(test)]
mod tests {
use super::*;
#[test]
fn one_result() {
let query = "duct";
let contents = "\
Rust:
safe, fast, productive.
Pick three.";
assert_eq!(vec!["safe, fast, productive."], search(query, contents));
}
}
search
function from Listing 12-19我们可以使用迭代器适配器方法以更简洁的方式编写此代码。
这样做还可以让我们避免使用可变的中间 results
向量。函数式编程风格倾向于最小化可变状态的数量,
以使代码更清晰。移除可变状态可能使未来的增强能够并行进行搜索,因为我们不必管理对 results
向量的并发访问。列表 13-22 显示了这一更改。
pub fn search<'a>(query: &str, contents: &'a str) -> Vec<&'a str> {
contents
.lines()
.filter(|line| line.contains(query))
.collect()
}
pub fn search_case_insensitive<'a>(
query: &str,
contents: &'a str,
) -> Vec<&'a str> {
let query = query.to_lowercase();
let mut results = Vec::new();
for line in contents.lines() {
if line.to_lowercase().contains(&query) {
results.push(line);
}
}
results
}
#[cfg(test)]
mod tests {
use super::*;
#[test]
fn case_sensitive() {
let query = "duct";
let contents = "\
Rust:
safe, fast, productive.
Pick three.
Duct tape.";
assert_eq!(vec!["safe, fast, productive."], search(query, contents));
}
#[test]
fn case_insensitive() {
let query = "rUsT";
let contents = "\
Rust:
safe, fast, productive.
Pick three.
Trust me.";
assert_eq!(
vec!["Rust:", "Trust me."],
search_case_insensitive(query, contents)
);
}
}
search
function回忆一下,search
函数的目的是返回 contents
中包含 query
的所有行。类似于列表 13-16 中的 filter
示例,此代码使用 filter
适配器仅保留 line.contains(query)
返回 true
的行。然后我们使用 collect
将匹配的行收集到另一个向量中。简单多了!也可以自由地对 search_case_insensitive
函数进行相同的更改,使用迭代器方法。
为了进一步改进,通过移除对 collect
的调用并将返回类型更改为 impl Iterator<Item = &'a str>
,从 search
函数返回一个迭代器,从而使该函数成为一个迭代器适配器。
请注意,您还需要更新测试!在进行此更改之前和之后,使用您的 minigrep
工具搜索一个大文件,以观察行为的差异。在进行此更改之前,程序不会打印任何结果,直到收集了所有结果;但在更改之后,结果将在找到每个匹配行时立即打印,因为 run
函数中的 for
循环能够利用迭代器的惰性。
选择循环和迭代器
下一个合乎逻辑的问题是,在你自己的代码中应该选择哪种风格,以及为什么:是选择列表 13-21 中的原始实现,还是选择列表 13-22 中使用迭代器的版本(假设我们是在返回结果之前收集所有结果,而不是返回迭代器)。大多数 Rust 程序员更喜欢使用迭代器风格。一开始可能稍微难掌握一些,但一旦你熟悉了各种迭代器适配器及其功能,迭代器就更容易理解了。代码不再纠结于各种循环和构建新向量的细节,而是专注于循环的高层次目标。这抽象掉了一些常见的代码,使得更容易看到该代码独有的概念,例如迭代器中每个元素必须通过的过滤条件。
但这两个实现真的等价吗?直观的假设可能是较低级别的循环会更快。让我们谈谈性能。