Rust性能分析-迭代器的enumerate方法是否会影响程序性能

Posted 2023-01-20 rayylee

Rust编程语言融合了多种编程法(programming paradigm)，其中的命令式编程(imperative programming)所用的循环和函数式编程(functional programming)所提供的迭代器(iterator)可以加强数组或是切片的访问性能。

然而，在访问数组或是切片时，迭代器在每次迭代时只会回传元素的值或引用，而不会将索引值也跟着回传出来。这个问题虽然可以通过迭代器的enumerate方法来轻松解决，enumerate会让迭代器回传目前是第几次的迭代(从0开始数)，这个次数值可以当作是目前访问到的元素的索引值，只是这样的作法会对程序性能有什么不良的影响呢？

我们先来看看以下代码：

let array = [2, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8];

for i in 0..array.len() 
    println!("array[] = ", i, array[i]);

以上程序，会利用for循环来遍历array这个存在于堆栈内的数组，并将其所有索引值所对应的元素值通通印在屏幕上。

我们知道用for循环来遍历堆栈内的数组，性能跟和用for迭代器循环或是迭代器是一样的。那么如果现在我们是将以上程序改用for迭代器循环和enumerate方法来完成呢？程序如下：

let array = [2, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8];
 
for (i, &n) in array.iter().enumerate() 
    println!("array[] = ", i, n);

通过enumerate方法来枚举数组，会影响到性能吗？

性能实测

直接实际写一段程序来测试运算性能吧！这段程序可以在GitHub上取得：

https://github.com/magiclen/rust-performance-measurement/blob/master/benches/iter_enumerate.rs

根据测试结果，可以发现使用enumerate方法和使用for循环的性能是差不多的，所以可以放心使用～

enumerate枚举和原本迭代遍历只差在前者用Enumerate结构体包裹了后者，并且多了一个计数变量字段，在每次调用next方法时都会把该计数变量的值以元组(tuple)的方式与元素保存在一起，然后在计数变量加1后，回传该元组。next方法的代码如下：

fn next(&mut self) -> Option<(usize, <I as Iterator>::Item)> 
    self.iter.next().map(|a| 
        let ret = (self.count, a);
        self.count += 1;
        ret
    )

所以它的性能才会和for计数循环差不多。而如果遍历的对象不是堆栈内的数组，它的性能还会比for循环更好呢！