Rust生命周期
微凉秋意 人气:0前言
Rust 生命周期机制是与所有权机制同等重要的资源管理机制，之所以引入这个概念主要是应对复杂类型系统中资源管理的问题。引用是对待复杂类型时必不可少的机制，毕竟在Rust 中复杂类型的数据不能被处理器轻易地复制和计算。但是为什么还有引入生命周期的概念呢，这是因为引用常常会导致非常复杂的资源管理问题。
1、所有权中的垂悬引用解析
先来看一下垂悬引用中所有权的变化：
{
let ans;
{
let x = 5;
ans = &x;
}
println!("ans: {}", ans);
}
这段代码是不会通过 Rust编译器的，原因是
ans所引用的值已经在使用之前被释放，borrowed value does not live long enough意为x有效时间太短。
红色区域为
ans的生命周期，绿色区域为x的生命周期，很显然绿色区域比红色区域小得多，引用必须在值的生命周期以内才有效。
2、结构体中使用String 而不用&str 的原因
用一个函数 longer 解释：
fn longer(s1: &str, s2: &str) -> &str {
if s2.len() > s1.len() {
s2
} else {
s1
}
}
fn main() {
let r;
{
let s1 = "rust";
let s2 = "ecmascript";
r = longer(s1, s2);
}
println!("{} is longer", r);
}
longer 函数取
s1和s2两个字符串切片中较长的一个返回其引用值。
这段代码不会通过编译，原因是返回值引用可能会返回过期的引用：
这段程序中虽然经过了比较，但 r 被使用的时候源值 s1 和 s2 都已经失效了。当然我们可以把 r 的使用移到 s1 和 s2 的生命周期范围以内防止这种错误的发生。
对于函数来说，它并不能知道自己以外的地方是什么情况，它为了保障自己传递出去的值是正常的，必须遵循所有权原则消除一切危险，所以 longer 函数并不能通过编译。
3、生命周期注释
生命周期注释是描述引用生命周期的办法，虽然这样并不能够改变引用的生命周期，但可以在合适的地方声明两个引用的生命周期一致。
生命周期注释用单引号开头，跟着一个小写字母单词：
&i32 // 常规的引用 &'a i32 // 含有生命周期注释的引用 &'a mut i32 // 可变型含有生命周期注释的引用
让我们用生命周期注释改造 longer 函数：
fn longer<'a>(s1: &'a str, s2: &'a str) -> &'a str {
if s2.len() > s1.len() {
s2
} else {
s1
}
}
我们需要用泛型声明来规范生命周期的名称，函数返回值的生命周期将与两个参数的生命周期一致
fn main() {
let r;
{
let s1 = "rust";
let s2 = "ecmascript";
r = longer(s1, s2);
println!("{} is longer", r);
}
}
运行结果：ecmascript is longer
注意：
Rust 自动推导类型的能力很强，如果上面的s1、s2不是字符串切片类型，而是字符串类型的话
r得到的值会在{}执行完后通过drop自动清理掉。
4、结构体中使用字符串切片引用
之前的文章中说过结构体中也是可以使用字符串切片的，那么了解过生命周期的知识后就可以具体设计一个示例了：
fn main() {
struct Str<'a> {
content: &'a str
}
let s = Str {
content: "string_slice"
};
println!("s.content = {}", s.content);
}
//运行结果：s.content = string_slice
如果对结构体 Str 有方法定义：
impl<'a> Str<'a> {
fn get_content(&self) -> &str {
self.content
}
}
这里返回值并没有生命周期注释，早期 Rust 不支持生命周期自动判断，所有的生命周期必须严格声明，但主流稳定版本的 Rust 已经支持了这个功能，因此可以不加注释。
5、静态生命周期
生命周期注释有一个特别的：'static 。
所有用双引号包括的字符串常量所代表的精确数据类型都是 &'static str 。'static 所表示的生命周期从程序运行开始到程序运行结束，就相当于其他语言中的静态全局变量。
6、泛型、特性与生命周期综合使用
函数如下：
use std::fmt::Display;
fn longest_with_an_announcement<'a, T>(x: &'a str, y: &'a str, ann: T) -> &'a str
where T: Display
{
println!("Announcement! {}", ann);
if x.len() > y.len() {
x
} else {
y
}
}
这段程序出自 《Rust 圣经》，是一个同时使用了泛型、特性、生命周期 机制的程序，大家可以体验一下 Rust 这种巧妙的组合，先有个体验，到后面的学习中肯定会用到。
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