Rust中是否有支持类似Haskell的“map”函数的集合？

Question

在函数式编程语言中，集合上最原始/基本的操作是同态映射 `map`；它（大致上）是 `Collection[A] -> (A->B) -> Collection[B]`。

Rust 集合似乎不支持这个操作。我猜这是因为它们是可变集合；如果你已经在使用可变集合，那么原地更新更加高效。

是否有一个单独的“不可变集合”库（类似于 Scala）我错过了？

那么，“原地 map”操作呢？它使用 `A->B` 将 `Collection[A]` 变异为 `Collection[B]`（与 ML 和 Haskell 不同，由于关联类型，这实际上是安全的！）甚至特殊情况下，其中 `A=B` 并且原地映射采用 `A->A`？

很难用搜索引擎回答这个问题，因为所有的结果都涉及到 “map” 这个名词（如 `HashMap`）。

- user4718

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我们拥有强大的迭代器和collect()，满足您所有的FP需求。什么是原地映射？ - Tatsuyuki Ishi

在 Haskell 中，你可以使用 fmap 并保持结构不变。例如，如果你有一个哈希表，如果你使用 fmap 改变值，那么键中的任何一个都不需要重新计算哈希值。 - Dietrich Epp

@TatsuyukiIshi：我没有意识到在map函数中应该查找迭代器。谢谢！ - user4718

Answer 1

Rust有一个map()函数，但它不是每个独立的容器的一部分，而是属于特质Iterator（Rust特质与Haskell的类型类非常相似）：Iterator:map()。该特性包含许多有用的方法，其中很多应该听起来很熟悉FP程序员。

让我们看看map()的实际用法：

let result: Vec<_> = vec![2, 3, 5, 7]
    .into_iter()      // we have to get an iterator over the vector 
    .map(|i| i * i)   // next we map each element
    .collect();       // finally we collect all elements into a new vector

< p > map() 的类型就像你所期望的那样：< /p>

:: Iterator a -> (a -> b) -> Iterator b

或者用Rust语法表示：

trait Iterator {
    type Item;
    fn map<B, F>(self, f: F) -> Map<Self, F> 
        where F: FnMut(Self::Item) -> B;
}

这个签名看起来更加复杂，但实际上它是有意义的，并且在将来可能会更好。 签名是 (self, f: F) -> Map<Self，F>。还有：

• self 是一个 Self::Item 的迭代器[对比：Iterator a]
• F 是一个 FnMut(Self::Item) -> B[ 对比：(a -> b) ]
• Map<Self,F> 是一个 F 返回值 (B) 的迭代器[ 对比：Iterator b ]

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如果您想进行就地 a -> a 映射（即：不更改类型），则可以获取每个元素的可变引用并更改它。示例：

let mut v = vec![2, 3, 5, 7];
for e in &mut v {
    e *= 2;
}

let mut m = HashMap::new();
m.insert("anna", 5);
m.insert("peter", 3);
for v in m.values_mut() {
    v *= 2;
}

目前无法在不使用unsafe代码的情况下执行改变类型的in-place映射。这在一定程度上因为Rust的类型系统无法在编译时比较两种类型的大小（但它将会改变）。

- Lukas Kalbertodt

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哇@Lukas，非常感谢您详细的回答！请不要认为我对之前接受Tatsuyuki的答案不感激。最终，我所缺少的就是在Rustland中，“map”是针对迭代器而非它们来自的集合进行操作的事实。谢谢！！ - user4718

还有感谢关于Trait与Haskell类型类的评论。我已经想到这一点了，尽管我希望Rust手册能简单地提一下这个（以及Java中的接口等最流行的十几种语言中的相应功能）。目前写成这样，Rust文档让trait看起来像是某种新奇而强大的东西，然而就我所知，它们并不是如此。相比之下，比如借用检查器在除Clean和Mercury之外任何生产语言/编译器中都没有类似的东西。 - user4718

Rust的类型系统无法在编译时比较两种类型的大小。嗯，我认为能够确定每种类型的大小（其中Boxed类型的大小当然是指针的大小）是Rust类型系统中许多决策的主要驱动力。是否有适用于具有PL背景的人的Rust类型系统描述？不一定需要序列和推断，我意识到Rust仍在快速发展，而ML具有的形式化方法会以缓慢的演变为代价。 - user4718

@user4718 "... can't compare the sizes ..." -> 我的表述有些含糊。我的意思是，您（作为普通用户）无法编写具有两个类型参数的函数，并在编译时断言类型的大小相等。当然，您可以在运行时检查它并 panic!()，但那不太好。所有这些都与在类型级别上玩弄整数的能力有关，目前还不可能。当然，编译器知道大小，用户只是无法在编译时“使用”它们。希望现在更清楚了。 - Lukas Kalbertodt

Answer 2

要将容器映射到容器，需要迭代并使用collect()函数：

vec.iter().map(|x| x * 2).collect::<Vec<_>>();

要就地修改项目，请使用for循环和iter_mut()。在这种情况下不建议使用迭代器链，因为修改值会引入副作用。

for x in vec.iter_mut() { 
    x *= 2; 
}

- Tatsuyuki Ishi

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啊，非常感谢。我今天学到 Rust 中的 map 函数是迭代器的一部分，而不是集合。 - user4718

除了 for x in vec.iter_mut()，你也可以写成 for x in &mut vec。 - kennytm