前言

  Rust 生命周期機(jī)制是與所有權(quán)機(jī)制同等重要的資源管理機(jī)制，之所以引入這個(gè)概念主要是應(yīng)對(duì)復(fù)雜類型系統(tǒng)中資源管理的問題。引用是對(duì)待復(fù)雜類型時(shí)必不可少的機(jī)制，畢竟在Rust 中復(fù)雜類型的數(shù)據(jù)不能被處理器輕易地復(fù)制和計(jì)算。但是為什么還有引入生命周期的概念呢，這是因?yàn)橐贸３?huì)導(dǎo)致非常復(fù)雜的資源管理問題。

1、所有權(quán)中的垂懸引用解析

先來看一下垂懸引用中所有權(quán)的變化：

{
    let ans;

    {
        let x = 5;
        ans = &x;
    }

    println!("ans: {}", ans);
}

這段代碼是不會(huì)通過 Rust編譯器的，原因是 ans 所引用的值已經(jīng)在使用之前被釋放，
borrowed value does not live long enough意為x有效時(shí)間太短。

紅色區(qū)域?yàn)?ans的生命周期，綠色區(qū)域?yàn)?x的生命周期，很顯然綠色區(qū)域比紅色區(qū)域小得多，引用必須在值的生命周期以內(nèi)才有效。

2、結(jié)構(gòu)體中使用String 而不用&str 的原因

用一個(gè)函數(shù) longer 解釋：

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 函數(shù)取 s1 和 s2 兩個(gè)字符串切片中較長的一個(gè)返回其引用值。

這段代碼不會(huì)通過編譯，原因是返回值引用可能會(huì)返回過期的引用：

這段程序中雖然經(jīng)過了比較，但 r 被使用的時(shí)候源值 s1 和 s2 都已經(jīng)失效了。當(dāng)然我們可以把 r 的使用移到 s1 和 s2 的生命周期范圍以內(nèi)防止這種錯(cuò)誤的發(fā)生。

對(duì)于函數(shù)來說，它并不能知道自己以外的地方是什么情況，它為了保障自己傳遞出去的值是正常的，必須遵循所有權(quán)原則消除一切危險(xiǎn)，所以 longer 函數(shù)并不能通過編譯。

3、生命周期注釋

生命周期注釋是描述引用生命周期的辦法，雖然這樣并不能夠改變引用的生命周期，但可以在合適的地方聲明兩個(gè)引用的生命周期一致。

生命周期注釋用單引號(hào)開頭，跟著一個(gè)小寫字母單詞：

&i32        // 常規(guī)的引用
&'a i32     // 含有生命周期注釋的引用
&'a mut i32 // 可變型含有生命周期注釋的引用

讓我們用生命周期注釋改造 longer 函數(shù)：

fn longer<'a>(s1: &'a str, s2: &'a str) -> &'a str {
    if s2.len() > s1.len() {
        s2
    } else {
        s1
    }
}

我們需要用泛型聲明來規(guī)范生命周期的名稱，函數(shù)返回值的生命周期將與兩個(gè)參數(shù)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);
    }
}
運(yùn)行結(jié)果：ecmascript is longer

注意：

Rust 自動(dòng)推導(dǎo)類型的能力很強(qiáng)，如果上面的s1、s2不是字符串切片類型，而是字符串類型的話 r得到的值會(huì)在{} 執(zhí)行完后通過 drop 自動(dòng)清理掉。

4、結(jié)構(gòu)體中使用字符串切片引用

之前的文章中說過結(jié)構(gòu)體中也是可以使用字符串切片的，那么了解過生命周期的知識(shí)后就可以具體設(shè)計(jì)一個(gè)示例了：

fn main() {
    struct Str<'a> {
        content: &'a str
    }
    let s = Str {
        content: "string_slice"
    };
    println!("s.content = {}", s.content);
}
//運(yùn)行結(jié)果：s.content = string_slice

如果對(duì)結(jié)構(gòu)體 Str 有方法定義：

impl<'a> Str<'a> {
    fn get_content(&self) -> &str {
        self.content
    }
}

這里返回值并沒有生命周期注釋，早期 Rust 不支持生命周期自動(dòng)判斷，所有的生命周期必須嚴(yán)格聲明，但主流穩(wěn)定版本的 Rust 已經(jīng)支持了這個(gè)功能，因此可以不加注釋。

5、靜態(tài)生命周期

生命周期注釋有一個(gè)特別的：'static 。
所有用雙引號(hào)包括的字符串常量所代表的精確數(shù)據(jù)類型都是 &'static str 。
'static 所表示的生命周期從程序運(yùn)行開始到程序運(yùn)行結(jié)束，就相當(dāng)于其他語言中的靜態(tài)全局變量。

6、泛型、特性與生命周期綜合使用

函數(shù)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
    }
}

這段程序出自 《Rust 圣經(jīng)》，是一個(gè)同時(shí)使用了泛型、特性、生命周期 機(jī)制的程序，大家可以體驗(yàn)一下 Rust 這種巧妙的組合，先有個(gè)體驗(yàn)，到后面的學(xué)習(xí)中肯定會(huì)用到。

到此這篇關(guān)于Rust指南之生命周期機(jī)制詳解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Rust生命周期內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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