Rust与生命周期(二)

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Rust与生命周期(二)

深入理解生命周期

指定生命周期参数的方式取决于函数所做的事情。还是之前的例子,我们将返回值固定为s1,那么就不需要指定s2的生命周期:

fn longest<'a>(s1: &'a str, s2: &str) -> &'a str {
    s1
}

从函数返回引用时,返回类型的生命周期参数需要与其中一个参数的生命周期匹配

如果返回的引用没有指向任何参数,那么它只能引用函数内创建的值。这就是悬垂引用,因为该值在函数结束时就走出了作用域。

fn longest<'a>(s1: &'a str, s2: &str) -> &'a str {
    let result = String::from("sss");
    result.as_str()
}

这里将会报错:返回对当前函数拥有的数据的引用

要解决这个问题,返回值不为引用就行了:

fn longest<'a>(s1: &'a str, s2: &str) -> String {
    let result = String::from("sss");
    result
}

这里相当于将所有权转移给了函数的调用者了

我们可以发现,生命周期语法就是用来关联函数不同参数和返回值之间的生命周期的

Struct定义中的生命周期标注

在目前为止,我们在Struct中都只声明了自持有的类型(如i32,f64)等。但同时Struct也可以声明引用类型的参数,不过需要在每个引用上添加生命周期标注。

struct AStruct<'a> {
    s: &'a str,
}

需要注意的是,s的生命周期必须比AStruct实例的生命周期更长

在main函数中我们应该这样写:

let content = String::from("aaaa,ssss.liuliuliu kkk,lll...");
let first_sentence = content.split('.').next().expect("没找到");
let a_struct = AStruct { s: first_sentence };

生命周期的省略

我们知道:

  • 每个引用都有生命周期
  • 需要为使用生命周期的函数或Struct指定生命周期参数

但是,并不是所有都需要手动指定生命周期参数。比如我们之前就写过这样一个例子:

fn first_world(s: &String) -> &str {
    let bytes = s.as_bytes();
    for (i, &item) in bytes.iter().enumerate() {
        if item == b' ' {
            return &s[0..i];
        }
    }
    &s[..]
}

而在之前的版本中,Rust需要在每个函数中都手动标注生命周期。但是Rust团队发现很多时候的生命周期参数是可预测的,所以就制定了一个规则来对部分生命周期进行省略。所以,在未来,Rust程序员在编写程序需要手动标注生命周期的场景可能会越来越少

生命周期省略规则

在Rust引用分析中所编入的模式称为生命周期省略规则

而这些规则不需要开发者来遵守。它们是一些特殊情况,由编译器来考虑。如果你的代码符合这些情况,那么就无需显示标注生命周期

另外,生命周期省略规则不会提供完整的推断:

  • 如果应用规则后,引用的实名制仍然模糊不清,就会导致编译错误
  • 而解决方法就是添加生命周期标注,表明引用间的相互关系

输入、输出生命周期

生命周期在函数/方法的参数:输入生命周期。函数/方法的返回值:输出生命周期

生命周期省略具体的三个规则

编译器使用3个规则在没有显式标注生命周期的情况下,来确定引用的生命周期

  • 规则1应用于输入生命周期
  • 规则2、3应用于输出生命周期
  • 如果编译器应用完3个规则后,仍然有无法确定生命周期的引用,将会报错
  • 这些规则适用于fn定义和impl块

规则1:每个引用类型的参数都有自己的生命周期

规则2:如果只有1个输入生命周期参数,那么该生命周期被赋给所有的输出生命周期参数

规则3:如果有多个输入生命周期参数,但其中一个是&self或者&mut self(针对于方法),

那么self的生命周期会被赋给所有的输出生命周期参数

关于这三个规则,我们使用两个例子来说明:

我们现在有一个函数,它的函数签名是这样的:fn first_world(s: &String) -> &str。编译器会进行如下的推断:

  • fn first_world<'a>(s: &'a String) -> &str
  • fn first_world<'a>(s: &'a String) -> &'a str

所以可以省略

而这个函数:fn longest(s1: &str, s2: &str) -> &str

  • fn longest<'a,'b>(s1: &'a str, s2: &'b str) -> &str
  • 上面的方法不适用于规则2,3。所以不能推断返回值的生命周期

那么这个例子中的生命周期需要手动标注,编译器无法进行推断。