13.9.0. 写在正文之前
Rust语言在设计过程中收到了很多语言的启发，而函数式编程对Rust产生了非常显著的影响。函数式编程通常包括通过将函数作为值传递给参数、从其他函数返回它们、将它们分配给变量以供以后执行等等。
在本章中，我们会讨论 Rust 的一些特性，这些特性与许多语言中通常称为函数式的特性相似：
- 闭包
- 迭代器
- 使用闭包和迭代器改进I/O项目（本文）
- 闭包和迭代器的性能
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13.9.1. 回顾
本篇文章会以第12章中的grep项目为例演示使用闭包和迭代器改进I/O项目，在此之前我们先回顾一下。
第12章要做一个实例的项目——一个命令行程序。这个程序是一个grep(Global Regular Expression Print)，是一个全局正则搜索和输出的工具。它的功能是在指定的文件中搜索出指定的文字。
这个项目分为这么几步：
- 接收命令行参数
- 读取文件
- 重构：改进模块和错误处理
- 使用TDD（测试驱动开发）开发库功能
- 使用环境变量
- 将错误信息写入标准错误而不是标准输出
lib.rs:
```rust
use std::error::Error;
use std::fs;
pub struct Config {
pub query: String,
pub filename: String,
pub case_sensitive: bool,
}
impl Config {
pub fn new(args: &[String]) -> Result<Config, &'static str> {
if args.len() < 3 {
return Err("Not enough arguments");
}
let query = args[1].clone();
let filename = args[2].clone();
let case_sensitive = std::env::var("CASE_INSENSITIVE").is_err();
Ok(Config { query, filename, case_sensitive})
}
}
pub fn run(config: Config) -> Result<(), Box<dyn Error>> {
let contents = fs::read_to_string(config.filename)?;
let results = if config.case_sensitive {
search(&config.query, &contents)
} else {
search_case_insensitive(&config.query, &contents)
};
for line in results {
println!("{}", line);
}
Ok(())
}
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
}
pub fn search_case_insensitive<'a>(query: &str, contents: &'a str) -> Vec<&'a str> {
let mut results = Vec::new();
let query = query.to_lowercase();
for line in contents.to_lowercase().lines() {
if line.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)
);
}
}
main.rs:
use std::env;
use std::process;
use minigrep::Config;
fn main() {
let args:Vec<String> = env::args().collect();
let config = Config::new(&args).unwrap_or_else(|err| {
eprintln!("Problem parsing arguments: {}", err);
process::exit(1);
});
if let Err(e) = minigrep::run(config) {
eprintln!("Application error: {}", e);
process::exit(1);
}
}
13.9.2. new函数的改进
看一下lib.rs里的new函数：
impl Config {
pub fn new(args: &[String]) -> Result<Config, &'static str> {
if args.len() < 3 {
return Err("Not enough arguments");
}
let query = args[1].clone();
let filename = args[2].clone();
let case_sensitive = std::env::var("CASE_INSENSITIVE").is_err();
Ok(Config { query, filename, case_sensitive})
}
}
其中的这两行：
let query = args[1].clone();
let filename = args[2].clone();
使用了克隆的方法。这是因为传进去的参数是&[String]，没有所有权，但是Config结构体要求持有所有权。只有使用克隆才能让Config拥有query和filename的所有权，即使克隆会造成性能开销。
但在我们学过迭代器之后我们可以在new函数里直接使用迭代器作为它的参数从而获得所有权。我们还可以通过迭代器实现长度检查和索引，使new函数的责任范围更加明确。
改new函数之前我们得先改main函数对输入参数的处理方法，原本是：
let args:Vec<String> = env::args().collect();
let config = Config::new(&args).unwrap_or_else(|err| {
eprintln!("Problem parsing arguments: {}", err);
process::exit(1);
});
现在我们去掉collect方法，直接把env::args()所获得的参数传给new函数：
let config = Config::new(env::args()).unwrap_or_else(|err| {
eprintln!("Problem parsing arguments: {}", err);
process::exit(1);
});
env::args()的返回类型是std::env::Args，它实现了Iterator trait，所以是一个迭代器。
现在来修改new函数：
impl Config {
pub fn new(mut args: std::env::Args) -> Result<Config, &'static str> {
if args.len() < 3 {
return Err("Not enough arguments");
}
args.next();
let query = args.next().unwrap();
let filename = args.next().unwrap();
let case_sensitive = std::env::var("CASE_INSENSITIVE").is_err();
Ok(Config { query, filename, case_sensitive})
}
}
- 把形参
args的类型改为std::env::Args，还得声明为可变变量加上mut，因为next方法是消耗性迭代器 - 函数体里有一行只写了
args.next();是因为env::args()获取的第一个值是程序的名称而不是参数，写args.next();就是为了跳过这个值。 - 后面的
query和filename就依次使用next方法来获取即可，这时候的query和filename就是拥有所有权的String。但是next的返回值是Option枚举，所以可以使用unwrap来解包。
13.9.3. Search函数的改进
目前的Search函数是这样的：
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
}
contents.lines()返回的也是迭代器，我们在这里手动地判断是否包含关键字，也就是query所存储的字符串，如果包含就把这行放到Vector里，最后把Vector返回。
对于在迭代器中寻找符合某个要求的目标元素组成新的迭代器，可以使用filter方法：
pub fn search<'a>(query: &str, contents: &'a str) -> Vec<&'a str> {
contents.lines().filter(|line| line.contains(query)).collect()
}
通过在闭包中使用contains来检查是否包含关键字就实现了同样的逻辑。
既然普通的搜索函数能使用迭代器，同样的，大小写不敏感的搜索函数也可以使用迭代器：
pub fn search_case_insensitive<'a>(query: &str, contents: &'a str) -> Vec<&'a str> {
contents.to_lowercase()
.lines()
.filter(|line| line.contains(&query.to_lowercase()))
.collect()
}
注意，query.to_lowercase()得加&，因为query.to_lowercase()会生成String类型，而contains方法接收&str，所以不能直接传query.to_lowercase()，只有传引用进去，也就是&query.to_lowercase()才能正确执行。
转换为&str不仅可以加&，当然也可以用as_str方法：
pub fn search_case_insensitive<'a>(query: &str, contents: &'a str) -> Vec<&'a str> {
contents.to_lowercase()
.lines()
.filter(|line| line.contains(query.to_lowercase().as_str()))
.collect()
}
不管从代码量还是可读性上比，使用filter的方法都更好。此外filter方法还减少了临时变量。消除可变状态(let mut results = Vec::new();)使我们可以在未来通过并行化来提升搜索效率，因为无需考虑并发访问results的安全问题了。