Rust 集合：Vec 与 HashMap

Vec 动态数组与 HashMap 哈希表的所有权接口、常用操作、迭代与工程注意点。

#concept #growing #dev #rust

[!info] related notes

所属 MOC：所有权与类型 · 标准库 · 学习路线

前置概念：所有权、切片、字符串

后续概念：迭代器、Trait

容易混淆：数组

Rust 集合：Vec 与 HashMap

这个概念为什么出现

固定数组不够用时，需要：

可增长列表：Vec<T>
键值索引：HashMap<K,V>

它们是 std 集合的主干，接口全面贯彻所有权与借用。

[!abstract] 一句话理解 Vec<T> 是堆上连续可增长数组；HashMap<K,V> 是哈希键值表；索引/插入/删除的 API 通过所有权与借用表达“拿走还是看一眼”。

最小可运行示例

场景：购物车 SKU 列表 + 优惠券核销表

结算前：购物车是 Vec；HashMap 仅演示单进程内的优惠券占位。真实核销跨请求/进程的唯一性与持久化需要数据库或其他一致性机制。

use std::collections::HashMap;

// 业务意图：维护购物车行项目与优惠券占用。
// 教学点：Vec push/iter；HashMap entry；所有权 insert。

fn main() {
    let mut cart: Vec<String> = Vec::new();
    cart.push(String::from("sku-apple"));
    cart.push(String::from("sku-milk"));

    let mut redeemed: HashMap<String, u32> = HashMap::new();
    // entry API：不存在则插入
    redeemed.entry(String::from("OFF10")).or_insert(1);

    println!("cart_len={}", cart.len());
    for sku in &cart {
        // 借用迭代，不 move 出 Vec
        println!("sku={sku}");
    }
    println!("off10={}", redeemed.get("OFF10").unwrap());
}

建议运行：cargo run

期望输出：

cart_len=2
sku=sku-apple
sku=sku-milk
off10=1

结合场景再看三个关注点

for sku in &cart 借用元素并保留 cart；按值迭代是消耗 Vec，不是留下一个可继续用的空 Vec
entry 优雅处理“首次插入”
键和值的所有权：传值会移动非 Copy 的 String；借用查询 get 不转移键的所有权

核心概念与准确模型

Vec

push/pop/len/capacity
索引 v[i] 越界 panic；get 返回 Option
可 as_slice() 变成 &[T]

HashMap

键需实现 Eq + Hash
get 返回 Option<&V>
迭代顺序默认不保证（除非用特殊 map）

所有权模式

API	典型效果
`push(T)`	拿走 T
`iter()`	借 `&T`
拥有的 Vec / HashMap 上 `into_iter()`	消耗集合，按值产出元素；引用上的 IntoIterator 则产出借用
`remove`	返回拥有的值

设计动机

动态集合是系统编程刚需
API 与借用检查一致，避免迭代时修改等未定义行为
与迭代器生态深度整合

边界与误区

从 Vec 借出的引用仍被后续使用时，不能对同一 Vec 调用 push；扩容可能移动缓冲区。即使预留足够 capacity，也不会放宽此借用规则
HashMap 查找用借用键：map.get("OFF10") 可因 Borrow 工作
with_capacity 预留容量但长度仍为 0，不能立即索引写入未初始化元素；需要 push 或 resize
示例 unwrap 依赖此前已插入 OFF10；不确定键是否存在时应处理 None

[!warning] 常见误区：for x in vec 之后还想用 vec for x in vec 是 into_iter，会搬走；用 for x in &vec。

工程实践

热路径预估 capacity
公共 API 返回切片/迭代器而不是强制 Vec 若只需读
键类型稳定且哈希成本可控
需要排序映射用 BTreeMap

本节总结

Vec 管列表，HashMap 管关联
迭代方式决定是否 move
entry API 处理占位插入

自测题

v.get(i) 与 v[i] 差别？
为什么 HashMap 键常要拥有？

参考答案

get 返回 Option，[] 越界 panic。
map 需要在自己生命周期内持有键；也可用引用键但需生命周期。

延伸阅读与资料来源

资料	类型	支撑内容
The Book — Common Collections	官方书	Vec/String/HashMap
std::vec::Vec	标准库	Vec
std::collections::HashMap	标准库	HashMap