rust - 预期的std::iter::Iterator，但找到了std::iter::Iterator

Question

我正在尝试表达以下内容:

给定一个矩阵和两个索引增量，返回矩阵中所有数字的四倍体:沿行，列或对角线的四倍体。

use std::iter::Iterator;
use std::iter::Peekable;
use std::ops::Range;

struct Quads<'a> {
   mx: &'a Vec<Vec<u32>>,
   xs: &'a mut Peekable<Range<i32>>,
   ys: &'a mut Peekable<Range<i32>>,
   dx: i32,
   dy: i32,
}

impl<'a> Quads<'a> {
   fn new(mx: &'a Vec<Vec<u32>>, dx: i32, dy: i32) -> Quads<'a> {
      let ys = (if dy < 0 { -3 * dy } else { 0 })..(mx.len() as i32 - if dy > 0 { 4 * dy } else { 0 });
      let xs = 0..0;

      Quads{
         mx: mx,
         xs: &mut xs.peekable(),
         ys: &mut ys.peekable(),
         dx: dx,
         dy: dy,
      }
   }
}

impl<'a> Iterator for Quads<'a> {
   type Item = &'a mut dyn Iterator<Item = u32>;

   fn next(&mut self) -> Option<Self::Item> {
      while self.xs.peek() == None && self.ys.peek() != None {
         self.xs = &mut ((if self.dx < 0 { -3 * self.dx } else { 0 })..
                         (self.mx[0].len() as i32 - if self.dx > 0 { 4 * self.dx } else { 0 }))
                         .peekable();
         self.ys.next();
      }

      let y = self.ys.peek();
      if y == None {
         return None;
      }

      let y = *y.unwrap();
      let x = self.xs.next().unwrap();

      Some(&mut ((x..).step_by(self.dx as usize)
                      .zip((y..).step_by(self.dy as usize))
                     .take(4)
                     .map(|(x,y)| self.mx[y as usize][x as usize])))
   }
}

这会产生令人困惑的错误消息:

error[E0495]: cannot infer an appropriate lifetime due to conflicting requirements
  --> src/main.rs:52:27
   |
52 |                      .map(|(x,y)| self.mx[y as usize][x as usize])))
   |                           ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
   |
note: first, the lifetime cannot outlive the anonymous lifetime #1 defined on the method body at 33:4...
  --> src/main.rs:33:4
   |
33 | /    fn next(&mut self) -> Option<Self::Item> {
34 | |       while self.xs.peek() == None && self.ys.peek() != None {
35 | |          self.xs = &mut ((if self.dx < 0 { -3 * self.dx } else { 0 })..
36 | |                          (self.mx[0].len() as i32 - if self.dx > 0 { 4 * self.dx } else { 0 }))
...  |
52 | |                      .map(|(x,y)| self.mx[y as usize][x as usize])))
53 | |    }
   | |____^
   = note: ...so that the types are compatible:
           expected &&mut Quads<'a>
              found &&mut Quads<'a>
note: but, the lifetime must be valid for the lifetime 'a as defined on the impl at 30:6...
  --> src/main.rs:30:6
   |
30 | impl<'a> Iterator for Quads<'a> {
   |      ^^
   = note: ...so that the types are compatible:
           expected std::iter::Iterator
              found std::iter::Iterator

似乎表明它找到了与所寻找的相同的东西。那怎么了

预期用途

看 https://projecteuler.net/problem=11

当然，可以以更直接的方式解决该问题，但是我正在学习如何在Rust中表达复杂的事物。因此，在这里，我尝试表示一种 Quad，它是一种 Iterator，可以从该Euler问题中提取四倍的数字，其中每个四倍数本身就是 Iterator。
Quad内的所有内容均表示 Iterator的状态。 xs和 ys表示“当前单元格”的坐标的迭代器，从该迭代器开始下一个四元组。然后， next尝试查看是否到达该行的末尾，并通过将 xs重新初始化为新的 Iterator前进到下一行。当 ys超过最后一行时，我们提取了所有的四元组。

然后是这样的:

for q in Quad::new(mx, 1, 0) {  ... process all quadruples along the rows }
for q in Quad::new(mx, 0, 1) {  ... process all quadruples along the columns }
for q in Quad::new(mx, 1, 1) {  ... process all quadruples along one diagonal }
for q in Quad::new(mx, 1, -1) {  ... process all quadruples along the other diagonal }

我想我已经捕获了这个主意，但是我不知道编译器对此不满意，因此不知道如何前进。

Answer 1

好的，所以我知道了。 rustc产生这样一个令人困惑的错误消息真的没有帮助-显然，它找到了要查找的内容，但仍然不满意。

发布的代码存在几个问题。我最初的假设是，通过将引用标记为可变的，我可以告诉编译器，从此以后接收引用的任何人都应对它负责，包括内存管理。尽管在某些情况下可能是正确的(我不确定；尚需弄清楚)，但它肯定不适用于struct字段(Quad的xs)并返回值。在这种情况下，我们可以在&mut和xs的声明中摆脱ys:

struct Quads<'a> {
   mx: &'a Vec<Vec<u32>>,
   xs: Peekable<Range<i32>>,
   ys: Peekable<Range<i32>>,
   dx: i32,
   dy: i32,
}

另一个问题是，如果它不是引用，则如何限制值的生存期。 (例如，在这种情况下， Iterator返回的 next仅在 mx内有效)

另一个问题是表达式问题:如何使 next返回 Iterator(我不想泄漏哪种 Iterator)，以便编译器满意。 (例如， dyn Iterator不会执行-“在编译时未知大小”)。通过使用 Box可以解决这两个问题，它也可以使用生命周期进行注释:

impl<'a> Iterator for Quads<'a> {
   type Item = Box<dyn Iterator<Item = u32> + 'a>;

   fn next(&mut self) -> Option<Self::Item> {
      ...
   }
}

另一个问题是，即使 mx的使用是只读的，闭包 |(x, y)| self.mx[y][x]也会捕获 self，这是一个可变的引用。这很简单:先获取一个局部变量，然后再输入 move:

  let mx = self.mx;
  Some(Box::new(...
          .map(move |(x, y)| mx[y as usize][x as usize])))

差点忘了。还有一个非常奇怪的代码，即使我最初键入它时也看起来很腥: step_by接受 usize，它是无符号的，并且实际上并没有构造一个通过添加给定的增量枚举值的 Range；而是构造一个 Iterator，它跳过给定数量的元素(相当多)。因此，需要一个元组迭代器:

struct Tup<T> {
   x: (T, T),
   d: (T, T),
}
...
impl<T: AddAssign + Copy> Iterator for Tup<T> {
   type Item = (T, T);
   fn next(&mut self) -> Option<(T, T)> {
      self.x.0 += self.d.0;
      self.x.1 += self.d.1;
      Some(self.x)
   }
}

因此，您无需使用 Iterator压缩两个 step_by，而是使用已知的初始值和增量初始化了一个 Tup:

  Some(Box::new(Tup::new((x, y), (self.dx, self.dy))
                     .take(4)
                     .map(move |(x, y)| mx[y as usize][x as usize])))