新增章节:Ok 单链表栈-类型优化

pull/553/head
sunface 3 years ago
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@ -159,7 +159,8 @@
- [数据布局](too-many-lists/bad-stack/layout.md)
- [基本操作](too-many-lists/bad-stack/basic-operations.md)
- [最后实现](too-many-lists/bad-stack/final-code.md)
- [还可以的单向链表](too-many-lists/ok-stack/intro.md)
- [优化类型定义](too-many-lists/ok-stack/type-optimizing.md)
- [易混淆概念解析](confonding/intro.md)

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# 还可以的单向链表
在之前我们写了一个最小可用的单向链表,下面一起来完善下,首先创建一个新的文件 `src/second.rs`,然后在 `lib.rs` 中引入:
```rust
// in lib.rs
pub mod first;
pub mod second;
```
并将 `first.rs` 中的所有内容拷贝到 `second.rs` 中。

@ -0,0 +1,199 @@
# 优化类型定义
首先,我们需要优化下类型的定义,可能一部分同学已经觉得之前的类型定义相当不错了,但是如果大家仔细观察下 `Link`:
```rust
enum Link {
Empty,
More(Box<Node>),
}
```
会发现,它其实跟 `Option<Box<Node>>` 非常类似。
## Option
但是为了代码可读性,我们不能直接使用这个冗长的类型,否则代码中将充斥着 `Option<Box<Node>>` 这种令人难堪的类型,为此可以使用类型别名。首先,将之前的代码使用新的 `Link` 进行修改:
```rust
use std::mem;
pub struct List {
head: Link,
}
// 类型别名type alias
type Link = Option<Box<Node>>;
struct Node {
elem: i32,
next: Link,
}
impl List {
pub fn new() -> Self {
List { head: None }
}
pub fn push(&mut self, elem: i32) {
let new_node = Box::new(Node {
elem: elem,
next: mem::replace(&mut self.head, None),
});
self.head = Some(new_node);
}
pub fn pop(&mut self) -> Option<i32> {
match mem::replace(&mut self.head, None) {
None => None,
Some(node) => {
self.head = node.next;
Some(node.elem)
}
}
}
}
impl Drop for List {
fn drop(&mut self) {
let mut cur_link = mem::replace(&mut self.head, None);
while let Some(mut boxed_node) = cur_link {
cur_link = mem::replace(&mut boxed_node.next, None);
}
}
}
```
代码看上去稍微好了一些,但是 `Option` 的好处远不止这些。
首先,之前咱们用到了 `mem::replace` 这个让人胆战心惊但是又非常有用的函数,而 `Option` 直接提供了一个方法 `take` 用于替代它:
```rust
pub struct List {
head: Link,
}
type Link = Option<Box<Node>>;
struct Node {
elem: i32,
next: Link,
}
impl List {
pub fn new() -> Self {
List { head: None }
}
pub fn push(&mut self, elem: i32) {
let new_node = Box::new(Node {
elem: elem,
next: self.head.take(),
});
self.head = Some(new_node);
}
pub fn pop(&mut self) -> Option<i32> {
match self.head.take() {
None => None,
Some(node) => {
self.head = node.next;
Some(node.elem)
}
}
}
}
impl Drop for List {
fn drop(&mut self) {
let mut cur_link = self.head.take();
while let Some(mut boxed_node) = cur_link {
cur_link = boxed_node.next.take();
}
}
}
```
其次,`match option { None => None, Some(x) => Some(y) }` 这段代码可以直接使用 `map` 方法代替,`map` 会对 `Some(x)` 中的值进行映射,最终返回一个新的 `Some(y)` 值。
> 我们往往将闭包作为参数传递给 map 方法,关于闭包可以参见[此章](https://course.rs/advance/functional-programing/closure.html)
```rust
pub fn pop(&mut self) -> Option<i32> {
self.head.take().map(|node| {
self.head = node.next;
node.elem
})
}
```
不错,看上去简洁了很多,下面运行下测试代码确保链表依然可以正常运行(这就是 TDD 的优点!) :
```shell
> cargo test
Running target/debug/lists-5c71138492ad4b4a
running 2 tests
test first::test::basics ... ok
test second::test::basics ... ok
test result: ok. 2 passed; 0 failed; 0 ignored; 0 measured
```
很棒,接下来让我们来解决目前链表最大的问题:只支持 i32 类型的元素值。
## 泛型
为了让链表支持任何类型的元素,泛型就是绕不过去的坎,首先将所有的类型定义修改为泛型实现:
```rust
impl<T> List<T> {
pub fn new() -> Self {
List { head: None }
}
pub fn push(&mut self, elem: T) {
let new_node = Box::new(Node {
elem: elem,
next: self.head.take(),
});
self.head = Some(new_node);
}
pub fn pop(&mut self) -> Option<T> {
self.head.take().map(|node| {
self.head = node.next;
node.elem
})
}
}
impl<T> Drop for List<T> {
fn drop(&mut self) {
let mut cur_link = self.head.take();
while let Some(mut boxed_node) = cur_link {
cur_link = boxed_node.next.take();
}
}
}
```
大家在修改了 `List` 的定义后,别忘了将 `impl` 中的 `List` 修改为 `List<T>`,切记**泛型参数也是类型定义的一部分**。
```shell
> cargo test
Running target/debug/lists-5c71138492ad4b4a
running 2 tests
test first::test::basics ... ok
test second::test::basics ... ok
test result: ok. 2 passed; 0 failed; 0 ignored; 0 measured
```
如上所示,截至目前,测试用例依然运行良好,尽管我们把代码修改成了更加复杂的泛型。这里有一个点特别值得注意,我们并没有修改关联函数 `new`
```rust
pub fn new() -> Self {
List { head: None }
}
```
原因是 `Self` 承载了我们所有的荣耀,`List` 时,`Self` 就代表 `List`,当变成 `List<T>` 时,`Self` 也随之变化,代表 `List<T>`,可以看出使用它可以让未来的代码重构变得更加简单。
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