Rust 逼我成為更好的工程師 迭代器：所有權決定一切

在 Rust，迭代器是關於資料流所有權的語法。
想對了資料，程式碼自然就對了。

三個入口，決定資料的命運

你對集合做的第一件事，就決定了整條鏈的效率。選錯了入口，後面就等著用 clone() 來彌補。

• iter() → 借用元素 (&T)

  • 用途：讀取、計算、過濾資料。

  • 這是預設選項，90% 的情況下你都該用它。

• iter_mut() → 可變借用元素 (&mut T)

  • 用途：原地修改集合中的資料。

  • 當你需要改變現有資料，而不是創造新資料時使用。

• into_iter() → 移動元素 (T)

  • 用途：轉移所有權，消耗原集合，建立一個新集合。

  • 當資料的生命週期需要延續到集合之外時使用。

入口選對，整條鏈就不該有 .clone()。

鏈式操作：零成本的配方

像 map(), filter(), take() 這樣的鏈式方法，它們本身幾乎不做任何事。

它們只是在建立一個處理資料的配方（或者叫「視圖」），這個過程沒有記憶體分配，成本極低。

為什麼鏈式操作中間不能有 .clone()？

• 因為如果你一開始選了 1（我就看看），卻在半路想把東西拿走（clone），這就代表你從一開始就沒想清楚。你自相矛盾了。程式碼裡的 .clone() 就是你邏輯混亂的證明。正確的做法是回到起點，直接選 3（我要拿走）。

收斂點：在出口一次性付費

真正的計算和記憶體分配，發生在鏈的末端，被稱之為「收斂點」或「消費者」。

• collect()：根據你指定的型別，把配方計算出來，變成一個新的集合。這是付費的地方。

• sum(), count(), for_each()：消耗迭代器，計算出最終結果。

心智模型：建立一個廉價的配方，在最後一刻才執行它並支付成本。

範例

// 1. iter(): 讀取資料來計算
let data = vec!["a".to_string(), "b".to_string()];
// data 在此之後依然可用
let lens: Vec<usize> = data.iter() // &String
    .map(|s| s.len())
    .collect();

// 2. iter_mut(): 原地修改
let mut nums = vec![1, 2, 3];
// nums 在此之後被修改了
nums.iter_mut() // &mut i32
    .for_each(|n| *n += 1);

// 3. into_iter(): 轉移所有權
// data 在此之後被消耗，無法再使用
let moved: Vec<String> = data.into_iter() // String
    .collect();

只有三個選擇：

1. 我就看看，不動它。

   • 那你就用 iter()。它會給你一個指向資料的「唯讀通行證」(&T)。你只能看，不能改，更不能拿走。原來的東西還在。

2. 我要修改它，讓它在原地變個樣子。

   • 那你就用 iter_mut()。它會給你一個「可修改通行證」(&mut T)。你可以直接在上面塗改。原來的東西被你改了。

3. 這東西現在歸我了，我要拿走。

   • 那你就用 into_iter()。這是「所有權轉移證明」(T)。東西被你拿走了，原來的箱子空了，別人不能再用了。

為什麼鏈式操作中間不能有 .clone()？

• 因為如果你一開始選了 1（我就看看），卻在半路想把東西拿走（clone），這就代表你從一開始就沒想清楚。你自相矛盾了。程式碼裡的 .clone() 就是你邏輯混亂的證明。正確的做法是回到起點，直接選 3（我要拿走）。

什麼是「零成本的配方」？

• map, filter 這些東西，只是你紙上寫下的「處理步驟」。電腦很懶，它看到你的計畫，但它不動手。直到最後說 collect()（交作業），它才一口氣把所有步驟做完。這樣最有效率

收斂時的型別推導與所有權

有時你需要一個擁有其資料的新集合，但你的入口是 iter()，它只提供參考。

let words = vec!["hello".to_string(), "world".to_string()];
// 我們想要一個 BTreeSet<String>，它需要擁有 String，而不是 &String
let set: std::collections::BTreeSet<String> = words.iter() // 產生 &String
    .cloned() // 把 &String 變成 String，這是必要的複製
    .collect();

這裡的 .cloned() 很重要。它不是一個錯誤，而是一個明確的所有權轉換。你告訴編譯器：「我知道 iter 只給了我參考，但我現在需要一份擁有權的拷貝來建立新集合。」這是唯一應該在鏈中出現 clone 的合理場景。

關鍵思考與反模式

1. 永遠先用 iter()。

2. 需要原地修改？換成 iter_mut()。

3. 需要轉移所有權或消耗原集合？換成 into_iter()。

4. 讓 collect() 在最後處理所有分配。

反模式（如果你這麼做，就表示設計錯了）：

• 在 map() 中途 .clone() 或 .to_owned()：你的入口選錯了。你應該一開始就用 into_iter() 來取得所有權。

• 用了 into_iter() 還想保留原集合：邏輯衝突。你不能同時吃掉蛋糕又擁有它。回去重新思考你的資料流。

結論重點

• 先決定意圖：看、改，還是拿走？

• 再選擇工具：iter, iter_mut, into_iter。

• 然後寫下計畫：.map().filter()...

• 最後執行：.collect()