面试题：Rust中map函数的基本使用及优化

Question

给定一个包含整数的`Vec<i32>`，使用`map`函数将每个元素翻倍，并返回新的`Vec<i32>`。同时，阐述一下在这个过程中可能出现的性能问题及如何优化。

Answer 1

fn double_vec(vec: Vec<i32>) -> Vec<i32> {
    vec.into_iter().map(|x| x * 2).collect()
}

可能出现的性能问题

1. 内存分配：在使用map和collect过程中，collect会创建一个新的Vec，可能导致多次内存分配，特别是当原始Vec较大时，频繁的内存分配和释放会带来性能开销。
2. 迭代器开销：虽然迭代器通常很高效，但每次调用map闭包也会带来一些微小的开销，在处理大量元素时，这种开销会累积。

优化方法

1. 预分配空间：可以预先计算出新Vec所需的容量，并使用with_capacity方法预先分配足够的空间，这样可以减少collect过程中的动态内存分配次数。

fn double_vec_optimized(vec: Vec<i32>) -> Vec<i32> {
    let new_capacity = vec.len();
    let mut result = Vec::with_capacity(new_capacity);
    for num in vec {
        result.push(num * 2);
    }
    result
}

2. 减少闭包调用开销：在某些极端情况下，如果性能要求极高，可以考虑使用更底层的循环代替map方法，减少闭包调用的开销。但这种方式会使代码可读性变差，一般在性能瓶颈明确在map闭包调用时才使用。例如：

fn double_vec_manual(vec: Vec<i32>) -> Vec<i32> {
    let mut result = Vec::with_capacity(vec.len());
    for i in 0..vec.len() {
        result.push(vec[i] * 2);
    }
    result
}