rust-lifetime.md

有关 rust 的生命周期标记

Introduction

本文将为读者提供一种易懂的 rust 生命周期标记的理解方法。具体来说，我们将严格把生命周期标记视作变量的一种类型，并基于此进行逻辑推演，以帮助读者理解生命周期标记。

声明

本文的内容仅限于帮助读者在语法层面理解生命周期标记。具体的生命周期标记的底层实现方法可能和本文所述有巨大差别，请特别留意。

一种类型——生命周期标记

我们在下面的讨论中将全程将生命周期标记作为一种类型进行讨论。

首先抛出一个假设：每一个引用变量都有一个生命周期，例如

let s1 = String::from("example");
let s2: &str = s1.as_str();

我希望你在头脑中将这段程序自动转换成

let s1 = String::from("example");
let s2: &'a str = s1.as_str();

也就是 s2 的生命周期是 'a。当然，生命周期是该由变量在程序中的使用情况确定的，这里 'a 只是一个记号，而不是去指定 s2 的生命周期的方式。

接下来我们看看那个经典的 longest 函数：

fn longest<'a>(x: &'a str, y: &'a str) -> &'a str {
    if x.len() > y.len() {
        x
    } else {
        y
    }
}

fn main() {
    let s1 = String::from("test");
    let s2 = String::from("example");

    let result = max(s1.as_str(), s2.as_str());

    println!("bigger one: {}", result); // bigger one: example
}

别急！这里有很多知识点，请等我慢慢陈述。

首先我们先澄清一些概念：

1. x: &'a str 的意思不完全是函数接受一个 &str 的变量 x，它的生命周期是 'a. 为什么不是？因为这里我们用到了「类型兼容性规则」。事实上，x: &'a str 的意思是，函数接收一个 &str 变量 x，它的生命周期类型属于 'a（换句话说，要求 x 的生命周期类型是 'a 的子类型）。你可以这么想：对于生命周期标记类型来说，如果 'a 是 'b 的子类型，那么 'a 要比 'b 长，你可以思考一下为什么这样是合理的。（答案：因为只有这样才能让我们的「类型兼容性规则」与「防止悬垂引用」配合起来。）
2. 同理，表面上我们的返回值类型是 'a，但是这并不是指 result 的返回值生命周期就是 'a。事实上，result 的生命周期是 main() 函数里已经决定的客观存在，我们之所以在返回值写 &'a str，是因为我们希望编译器检查：「result 的实际生命周期类型包含了 'a 这个类型」，换句话说，希望检查「result 的生命周期小于 'a」，进而根据 1.，会小于 x 和 y 的生命周期，保证不出现悬垂引用。

下面，我们正式跟着编译器的视角走一遍检查流程：

1. 首先确定好 s1, s2, result 的生命周期，分别记为 [s1], [s2], [result].
2. 让我看看 max 函数的调用！好的，x 实际的生命周期是 [s1]，y 的实际生命周期是 [s2]。
3. 已经可以确定 'a 了！立即确定 'a = min{[s1], [s2]}. 至此，已经完成了该函数模板（如果你学过 C++）的实例化（因为我们的泛型 'a 得到了确定）
4. 让我检查一下返回值的生命周期 [result]. 我发现，的确，[result] 要短于 'a，所以 'a 是 [result] 的子类型，将返回值绑定到 result 上是合理的。
5. 结束任务，编译通过！