现代 Rust 实战教程

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第 5 章：集合与迭代器 ​

示例：examples/ch05_collections

学习目标 ​

  • 熟练 Vec / HashMap 等常用集合
  • 用迭代器做转换与聚合
  • 理解闭包与所有权交互

5.1 Vec<T> ​

rust
let mut ids = vec![1, 2, 3];
ids.push(4);
let first = ids[0];
let maybe = ids.get(10); // Option<&T>，更安全

常见 API：push/pop/extend/retain/sort/dedup。

5.2 HashMap<K, V> ​

rust
use std::collections::HashMap;

let mut scores = HashMap::new();
scores.insert("neo", 10);
*scores.entry("trinity").or_insert(0) += 1;

后端常见用途：

  • 请求头索引
  • 内存仓库
  • 聚合统计

5.3 迭代器思维 ​

rust
let titles = vec!["a", "bb", "ccc"];
let long: Vec<_> = titles
    .iter()
    .filter(|t| t.len() > 1)
    .map(|t| t.to_uppercase())
    .collect();

惰性：适配器不立刻执行，遇到 collect/sum/for 等消费者才算。

消费方式与所有权 ​

rust
for x in &titles { /* &str */ }
for x in titles.iter() { /* &&str or &String */ }
for x in titles.into_iter() { /* 拿走元素所有权 */ }

5.4 闭包 ​

rust
let prefix = String::from("todo:");
let decorate = |title: &str| format!("{prefix}{title}");
// prefix 被不可变借用进闭包

Trait 直觉：

  • Fn：可重复不可变调用
  • FnMut：可修改捕获
  • FnOnce：可能消耗捕获，最多调用一次

5.5 实用聚合 ​

rust
let nums = [1, 2, 3, 4, 5];
let sum: i32 = nums.iter().sum();
let max = nums.iter().copied().max();
let all_positive = nums.iter().all(|n| *n > 0);

5.6 Web 场景例子：查询过滤 ​

rust
#[derive(Clone)]
struct Todo {
    id: u64,
    title: String,
    done: bool,
}

fn filter_todos(items: &[Todo], q: Option<&str>, done: Option<bool>) -> Vec<Todo> {
    items
        .iter()
        .filter(|t| done.is_none_or(|d| t.done == d))
        .filter(|t| q.is_none_or(|query| t.title.contains(query)))
        .cloned()
        .collect()
}

5.7 现代 Option API（请优先使用） ​

rust
// 比 map(|x| pred(x)).unwrap_or(true) 更直读
done.is_none_or(|d| t.done == d)
q.is_some_and(|s| !s.is_empty())

Web 过滤/可选查询参数场景几乎天天用到。

运行示例 ​

bash
cargo run -p ch05_collections

本章小结 ​

  • Vec 是动态数组；get 返回 Option<&T>，比索引越界 panic 更安全
  • HashMap 的 entry API（entry(..).or_insert(..)）是计数与聚合的利器
  • 迭代器是惰性的：filter/map 等适配器不执行，遇到 collect/sum/for 等消费者才算
  • iter() 借用元素，into_iter() 拿走所有权，选错会引发所有权报错
  • 闭包捕获环境变量；Fn/FnMut/FnOnce 对应不可变、可变、消耗三种捕获方式
  • is_none_or/is_some_and 处理可选查询参数比 map + unwrap_or 更直读

自测清单

  • [ ] 我能用 entry API 写出词频/计数统计
  • [ ] 我能解释迭代器的惰性求值，说出哪些是适配器、哪些是消费者
  • [ ] 我能区分 iter() 与 into_iter() 对所有权的影响
  • [ ] 我能说出 Fn/FnMut/FnOnce 的区别
  • [ ] 我能用 filter/map/collect 链完成转换与聚合

练习 ​

  1. 统计一段日志里每个状态码出现次数（HashMap<u16, usize>）。
  2. 用迭代器实现 top_k 词频。
  3. 对 Vec<Todo> 做分页：page/page_size。

动手做题：打开 examples/ch05_collections/src/exercises.rs，把 todo!() 换成你的实现（word_freq entry API、top_k 排序取前 k、sum_even_squares 迭代器链）：

bash
cd examples
cargo test -p ch05_collections -- --ignored   # 自动判题（没做完时失败是预期的）

全部通过后对照参考答案 src/solutions.rs（默认随 cargo test 验证，答案保证可靠）。

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