Rust中chars.nth(i)为何会消耗字符？如何无修改索引字符串？

在练习用Rust解决Advent of Code 2022 - Day 2时遇到了问题：输入是多行文本，每行包含两个由空格分隔的大写字母，但运行以下代码时，标注的代码行持续触发panic：

/* -- snip -- */
for line in input.lines() { // 分割输入的每一行
    let mut chars = input.chars(); // 获取字符迭代器，例如对应行是 ['A', ' ', 'X']
    let first_char = chars.nth(0).expect("Should have a character");
    let second_char = chars.nth(2).expect("Should have a 2nd character"); // <- 触发PANIC!

    /* -- snip -- */
}

调试后发现，调用chars.nth(0)会消耗迭代器中的该字符，原字符串中索引为2的字符，在第一次调用后变成了迭代器剩余序列中的索引1，此时再调用nth(2)就会超出迭代器剩余元素的范围，从而触发panic。

问题根源 #

Rust的迭代器是消耗型设计，每次调用nth(n)方法时，迭代器会向前移动n+1个位置：跳过前n个元素，返回第n个元素，并且这些被跳过的元素会从迭代器中被消耗掉——后续的迭代操作只能从当前指针的位置继续，无法回溯。

在你的代码里，第一次调用nth(0)取走第一个字符后，迭代器的指针已经指向第二个字符（空格），此时原字符串中索引2的字符（比如X）相对于当前迭代器的位置是索引1。而你此时调用nth(2)，会尝试跳过剩余序列中的2个元素，但此时迭代器只剩2个元素（空格和X），无法满足跳过2个的需求，最终返回None，触发expect的panic。

不修改字符串的正确索引方法 #

方法1：转换为可随机访问的集合 #

把字符串的字符迭代器收集到Vec<char>中，Vec支持O(1)的随机访问，可以直接通过索引获取元素：

for line in input.lines() {
    let chars: Vec<char> = line.chars().collect();
    // 直接索引会在越界时panic，也可以用get()返回Option<char>做安全处理
    let first_char = chars[0];
    let second_char = chars[2];
    // 后续业务逻辑
}

方法2：每次生成新的迭代器 #

每次需要访问字符时，都从原始行字符串生成新的迭代器，这样每次的索引都是基于完整的字符序列，不会受到之前操作的影响：

for line in input.lines() {
    let first_char = line.chars().nth(0).expect("Should have a character");
    let second_char = line.chars().nth(2).expect("Should have a 2nd character");
    // 后续业务逻辑
}

方法3：逐个遍历迭代器（更符合迭代器设计意图） #

针对每行固定的格式（字符+空格+字符），直接逐个获取元素，跳过不需要的空格，完全避免索引计算：

for line in input.lines() {
    let mut chars = line.chars();
    let first_char = chars.next().expect("Should have a character");
    chars.next(); // 跳过中间的空格
    let second_char = chars.next().expect("Should have a 2nd character");
    // 后续业务逻辑
}

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Nishant Jalan