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:

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：

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:

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

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！) :

$ 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：

pub struct List<T> {
    head: Link<T>,
}

type Link<T> = Option<Box<Node<T>>>;

struct Node<T> {
    elem: T,
    next: Link<T>,
}

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。

$ 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 ：

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。