Rust イテレータとは使い方と注意点について

2024年5月17日 12:00

今回はRustにおけるイテレータについて説明していきます。

イテレータとは

イテレータはコレクションの要素を順に処理するためのツールです。

イテレータはアイテムを一つずつ順番に処理するためのインターフェースを提供し、多くの便利なメソッドを備えています。

RustのイテレータはIteratorトレイトを実装します。

pub trait Iterator {
    type Item;

    fn next(&mut self) -> Option<Self::Item>;

    // 省略された他のメソッド
}

イテレータの使い方

Vecなどの標準コレクションはイテレータを提供しています。
例えばベクタのイテレータを取得して要素を順に処理するには以下のように書きます。

fn main() {
    let vec = vec![1, 2, 3, 4, 5];
    let mut iter = vec.iter();

    while let Some(item) = iter.next() {
        println!("{}", item);
    }
}

vec.iter()によってベクタのイテレータが作成されiter.next()によって次の要素が順に取得されます。

イテレータには多くの便利なメソッドがあり、それらを組み合わせてチェインすることができます。例えば、map、filter、collectなどのメソッドを使うことができます。

fn main() {
    let vec = vec![1, 2, 3, 4, 5];

    let result: Vec<i32> = vec.iter()
        .map(|x| x * 2)
        .filter(|x| x > &5)
        .collect();

    println!("{:?}", result); // [6, 8, 10]
}

mapメソッドで要素を2倍にし、filterメソッドで5より大きい要素を選択し、collectメソッドで結果をベクタに収集しています。

独自のイテレータを実装することもできます。

struct Counter {
    count: u32,
}

impl Counter {
    fn new() -> Counter {
        Counter { count: 0 }
    }
}

impl Iterator for Counter {
    type Item = u32;

    fn next(&mut self) -> Option<Self::Item> {
        self.count += 1;
        if self.count <= 5 {
            Some(self.count)
        } else {
            None
        }
    }
}

fn main() {
    let mut counter = Counter::new();

    while let Some(num) = counter.next() {
        println!("{}", num);
    }
}

Counter構造体を定義し、Iteratorトレイトを実装することで、1から5までの数値を生成するカスタムイテレータを作成しています。

イテレータの注意点

所有権と借用

イテレータは所有権と借用のルールを遵守します。
特にiterメソッドは不変参照を返し、iter_mutメソッドは可変参照を返します。また、into_iterメソッドは所有権を奪います。

ライフタイム

イテレータはライフタイムを持つことがあり、特にクロージャや他の参照を含む場合には注意が必要です。

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