Rust进阶-part3-生命周期
Rust进阶[part3]_生命周期
生命周期概述
在Rust中，生命周期是一种确保引用有效性的机制。Rust编译器通过生命周期注解来跟踪引用的作用域，防止出现悬空引用（dangling references）。
简单使用
下面是一个简单的生命周期注解示例：
fn longest<'a>(x: &'a str, y: &'a str) -> &'a str {if x.len() > y.len() {x} else {y}
}fn main() {let string1 = String::from("abcd");let string2 = "xyz";let result = longest(&string1, string2);println!("The longest string is {}", result);
}
在这个例子中，'a 是一个生命周期参数，它表示 x 和 y 引用的字符串切片必须至少和 'a 一样长。函数返回的引用也必须和 'a 一样长。
类别
fn
函数可以有生命周期参数，用于指定函数参数和返回值的生命周期关系。如上面的 longest 函数示例。
struct
结构体也可以包含引用类型的字段，这时需要为这些引用添加生命周期注解。
struct ImportantExcerpt<'a> {part: &'a str,
}fn main() {let novel = String::from("Call me Ishmael. Some years ago...");let first_sentence = novel.split('.').next().expect("Could not find a '.'");let i = ImportantExcerpt {part: first_sentence,};
}
这里的 'a 表示 part 字段引用的字符串切片必须至少和 ImportantExcerpt 实例一样长。
enum
枚举同样可以包含引用类型的字段，需要添加生命周期注解。
enum MaybeString<'a> {Some(&'a str),None,
}fn main() {let s = String::from("hello");let maybe_str = MaybeString::Some(&s);
}
生命周期消除
rust编译器自动推理，无需手动重复添加
- 每个引用参数都有自己的生命周期
- 如果只有一个输入引用参数，那么它的生命周期会被赋予所有输出引用
- 如果有多个输入生命周期参数，但是其中一个是
&self或者&mut self，那它的生命周期也会被赋予所有输出引用 ，比如结构体和枚举自己实现的方法中
示例
fn first_word(s: &str) -> &str {let bytes = s.as_bytes();for (i, &item) in bytes.iter().enumerate() {if item == b' ' {return &s[0..i];}}&s[..]
}
在这个函数中，虽然没有显式地添加生命周期注解，但编译器根据生命周期消除规则，自动为 s 和返回值添加了相同的生命周期。
特殊生命周期的标注
全局变量或者字符串字面量的生命周期在整个程序运行期间都有效，一般是使用 'static 来标注的生命周期。
示例
let s: &'static str = "I have a static lifetime.";
这里的 s 是一个字符串字面量，它的生命周期是 'static，意味着它在整个程序运行期间都有效。
生命周期约束
生命周期注解可以用来约束多个引用之间的关系。
示例
fn longest_with_an_announcement<'a, T>(x: &'a str, y: &'a str, ann: T) -> &'a str
whereT: std::fmt::Display,
{println!("Announcement! {}", ann);if x.len() > y.len() {x} else {y}
}fn main() {let string1 = String::from("abcd");let string2 = "xyz";let ann = "Let's find the longest string!";let result = longest_with_an_announcement(&string1, string2, ann);println!("The longest string is {}", result);
}
在这个例子中，'a 约束了 x 和 y 引用的字符串切片的生命周期，同时也约束了返回值的生命周期。
生命周期子类型和协变
生命周期可以有子类型关系，较短的生命周期可以被视为较长生命周期的子类型。这在协变（covariance）中尤为重要。
示例
fn main() {let r;{let x = 5;r = &x;} // x 在这里离开作用域，r 变成悬空引用println!("r: {}", r);
}
在这个例子中，x 的生命周期比 r 短，x 的生命周期是 r 生命周期的子类型。当 x 离开作用域时，r 变成悬空引用，这段代码会编译错误。
练习
要求：修复一下原始代码的bug
原始代码
fn test_lifetime_multiple() {fn insert_value<'a, 'b>(my_vec: &'a mut Vec<&'a i32>, value: &'b i32) {my_vec.push(value)}let mut my_vec: Vec<&i32> = vec![];let val1 = 1;let val2 = 2;let a = &mut my_vec;insert_value(a, &val1);println!("a is {:?} ", a);let b = &mut my_vec;insert_value(b, &val2);println!("b is {:?}", b);println!("{my_vec:?}");
}
修改后的代码
fn test_lifetime_multiple() {fn insert_value<'a, 'b>(my_vec: &'a mut Vec<&'b i32>, value: &'b i32) {my_vec.push(value)}let mut my_vec: Vec<&i32> = vec![];let val1 = 1;let val2 = 2;let a = &mut my_vec;insert_value(a, &val1);println!("a is {:?} ", a);let b = &mut my_vec;insert_value(b, &val2);println!("b is {:?}", b);println!("{my_vec:?}");
}
解释
分离生命周期参数：
fn insert_value<'a, 'b>(my_vec: &'a mut Vec<&'b i32>, value: &'b i32)
'a是my_vec可变引用的生命周期'b是存储在Vec中的引用的生命周期