面试题：Rust宏与泛型的结合应用

Question

编写一个Rust宏，该宏能够接受不同类型的集合（如Vec、HashMap等），并对集合中的每个元素执行某个特定的操作（如打印元素、计算平方等，操作自定）。宏需要处理不同类型集合的泛型情况，同时阐述在这种场景下宏相比于普通函数和trait的优势与劣势。

Answer 1

Rust宏实现

macro_rules! process_collection {
    ($collection:expr, $operation:expr) => {
        {
            for item in $collection.iter() {
                let result = $operation(item);
                println!("{:?}", result);
            }
        }
    };
}

fn square(x: &i32) -> i32 {
    *x * *x
}

可以这样调用：

fn main() {
    let vec = vec![1, 2, 3];
    process_collection!(vec, |x| square(x));

    // 如果要处理HashMap，需要先迭代其值
    use std::collections::HashMap;
    let mut map = HashMap::new();
    map.insert(1, 10);
    map.insert(2, 20);
    process_collection!(map.values(), |x| square(x));
}

宏相比于普通函数和trait的优势与劣势

优势

1. 灵活性：宏可以操作语法树，能接受更灵活的输入，比如在上述宏中可以接受任意可迭代的集合类型，而普通函数和trait在处理不同集合类型时需要更多样板代码来处理泛型约束。
2. 编译期计算：宏在编译期展开，可以进行编译期计算，比如生成特定代码结构。而普通函数和trait在运行时执行，无法利用编译期的优化。

劣势

1. 可读性：宏展开后的代码可读性较差，尤其是复杂宏，很难从展开后的代码直观理解其逻辑。而普通函数和trait的代码结构清晰，易于理解和维护。
2. 调试困难：由于宏在编译期展开，调试宏错误比调试普通函数和trait更困难，因为错误信息通常基于展开后的代码，定位问题根源相对复杂。
3. 类型检查延迟：宏在展开时不进行严格的类型检查，直到展开后的代码被编译才进行类型检查，可能导致一些难以排查的类型错误。而普通函数和trait在定义时就进行严格的类型检查。