rust实战系列 - 使用Iterator 迭代器实现斐波那契数列(Fibonacci )

为什么是斐波那契数列

斐波那契数列十分适合用来实战rust的迭代器，算法也很简单，一目了然。这个例子可以用来学习Iterator的使用，十分适合刚学习了rust的迭代器章节后用来练练手。

代码实战

don't bb, show me the code

struct Fib(usize, usize);

impl Fib {
    fn new() -> Fib {
        Fib(0, 1)
    }
}

impl Iterator for Fib {
    type Item = usize;
    fn next(&mut self) -> Option<usize> {
        *self = Fib(self.1, self.0 + self.1);
        Some(self.0)
    }
}

fn main() {
    let last = 20;
    println!("fib({}) result: {:?}", last, Fib::new().take(last).collect::<Vec<usize>>());
}

分解知识点

1. 代码定义了一个名字为Fib的元组结构体(tuple structs)。因为我们的实现封装了实现细节，没必要定义一个具名结构体。
   
   网上有给出其他定义了名称的结构体，个人觉得有点多余了。比如这样

struct Fibonacci {
    a: u64,
    b: u64,
}

1. 第二点就是如何实现Iterator，关键就两点，定义关联类型和实现next方法

impl Iterator for Fib {
    // 1. 定义关联类型为usize
    type Item = usize;
    // 2. 实现next方法，这里也是主要的逻辑
    fn next(&mut self) -> Option<usize> {
        *self = Fib(self.1, self.0 + self.1);
        Some(self.0)
    }
}

1. 第三点是*self = Fib(self.1, self.0 + self.1);; self被定义为了可变引用(&mut), 这里*self 解引用为Fib类型。
   
   另外一种写法

self = &mut Fib(self.1, self.0 + self.1);

上面定义了一个可变引用 &mut Fib 赋值给self，rust编译器直接提示

   |
12 |         self = &mut Fib(self.1, self.0 + self.1);
   |         ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ cannot assign to immutable argument

error[E0716]: temporary value dropped while borrowed
  --> src\main.rs:12:21
   |
11 |     fn next(&mut self) -> Option<usize> {
   |             - let's call the lifetime of this reference `'1`
12 |         self = &mut Fib(self.1, self.0 + self.1);
   |         ------------^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^- temporary value is freed at the end of this statement
   |         |           |
   |         |           creates a temporary which is freed while still in use
   |         assignment requires that borrow lasts for `'1`

提示借用了临时变量，临时变量会被丢弃掉。其实就是&mut Fib 只是一个可变借用，在被借用给self后就会马上失效了，self就会指向一个悬垂指针， rust编译器肯定不会让这种情况发生的(强行解释一波，欢迎打脸)。

所以正确的做法是直接让self获取新创建的Fib的所有权就行了。也就是*self = Fib(self.1, self.0 + self.1);。

1. 第四点是Fib::new().take(last).collect::<Vec<usize>>()。 这里直接在println宏里打印结果，编译器推断不出需要collect的类型，需要使用collect::标注。
   
   除非是下面这种写法，编译器能自动推断出来

let result: Vec<usize> = Fib::new().take(last).collect();
println!("fib({}) result: {:?}", last, result);

总结

本文通过rust iterator来实现斐波那契数列，需要掌握一下要点

• 元组结构体写法
• 如何实现iterator trait
• collect:: 帮助编译器推断类型