10.6 生命周期 Pt.2：生命周期的语法与例子

10.6.1. 生命周期标注语法

标注生命周期并不会改变引用存活多久。
如果某个函数指定了泛型生命周期参数，那么它可以接收带有任何生命周期的引用。
生命周期标注主要用于描述多个引用的生命周期之间的关系，但它们本身并不影响生命周期。

生命周期参数名必须以 ' 开头，通常是全小写且非常短。很多开发者使用 'a 作为生命周期参数名。

生命周期标注放在 & 符号后面，并在标注与引用类型之间用空格隔开。

10.6.2. 生命周期标注例子

&i32：一个普通引用
&'a i32：带有显式生命周期的引用，被引用的类型是 i32
&'a mut i32：带有显式生命周期的可变引用

单个生命周期标注本身没有意义。生命周期标注的目的是向 Rust 描述多个泛型生命周期之间的关系。

以 10.5 生命周期 Pt.1：生命周期的定义与意义、借用检查器与泛型生命周期的代码为例：

fn main() {  
    let string1 = String::from("abcd");  
    let string2 = "xyz";  
  
    let result = longest(string1.as_str(), string2);  
    println!("The longest string is {result}");  
}  
  
fn longest<'a>(x: &'a str, y: &'a str) -> &'a str {  
    if x.len() > y.len() {  
        x  
    } else {  
        y  
    }  
}

longest 中参数 x、参数 y 以及返回值的生命周期都是 'a，这意味着 x、y 和返回值必须拥有“相同”的生命周期。

从上面的例子也可以看出，在函数签名中使用生命周期标注时，必须把泛型生命周期参数声明在 <> 里。这个签名告诉 Rust：存在一个生命周期 'a，并且 x、y 和返回值必须至少活得和 'a 一样长。

因为生命周期标注主要用于描述多个引用的生命周期之间的关系，但它们本身并不影响生命周期，所以这样写并不会改变实参的生命周期。它只是给借用检查器提供了一些可用于检测非法调用的约束。因此，longest 函数并不需要知道 x 和 y 到底活多久；它只需要某个作用域可以用来代替 'a，同时满足函数签名的约束即可。

当函数引用外部代码，或被外部代码引用时，几乎不可能单靠 Rust 编译器确定参数和返回值的生命周期。这样的函数所使用的生命周期可能在每次调用时都会变化。这正是有时需要手动标注生命周期的原因。

在示例代码中，当我们把具体引用传入 longest 函数时，用来代替 'a 的作用域是哪一块呢？就是 x 和 y 作用域的重叠部分，换句话说，是两者中较短的那个生命周期。 又因为返回值也有生命周期 'a，所以返回的引用在 x 和 y 作用域的重叠部分中保持有效。

这就是为什么在 10.5 生命周期 Pt.1：生命周期的定义与意义、借用检查器与泛型生命周期以及本文前面，都把“相同”一词放在引号里：它并不是字面意义上完全相同的生命周期，而是指重叠的部分。

接下来看看生命周期标注如何约束对 longest 的调用。如果我们修改上面的例子，让 string1 有不同的作用域，并把 string2 改成 String，会发生什么？

fn main() {  
    let string1 = String::from("abcd");  
    {  
        let string2 = String::from("xyz");  
        let result = longest(string1.as_str(), string2.as_str());  
        println!("The longest string is {result}");  
    }  
}  
  
fn longest<'a>(x: &'a str, y: &'a str) -> &'a str {  
    if x.len() > y.len() {  
        x  
    } else {  
        y  
    }  
}

这里，string1 的作用域是从第 2 行到第 8 行，string2 的作用域是从第 4 行到第 7 行。把它们传入 longest 时，函数会寻找重叠部分——或者说较短的那个生命周期——也就是 string2 的作用域，从第 4 行到第 7 行。因此 'a 所代表的作用域是从第 4 行到第 7 行。result 在内部作用域中有效，也就是直到第 7 行的结束花括号为止，所以代码在 'a 范围内仍然有效。

如果我改的是 result 的作用域呢？

fn main() {  
    let string1 = String::from("abcd");  
    let result;  
    {  
        let string2 = String::from("xyz");  
        result = longest(string1.as_str(), string2.as_str());  
    }  
    println!("The longest string is {result}");  
}  
  
fn longest<'a>(x: &'a str, y: &'a str) -> &'a str {  
    if x.len() > y.len() {  
        x  
    } else {  
        y  
    }  
}

在这种情况下，string1 的作用域是从第 2 行到第 9 行，string2 的作用域是从第 5 行到第 7 行。把它们传入 longest 时，函数会寻找重叠部分——或者说较短的那个生命周期——也就是 string2 的作用域，从第 5 行到第 7 行。因此函数的泛型生命周期参数 'a 指的是从第 5 行到第 7 行的作用域，返回值也应该有同样的作用域。然而，接收返回值的 result 变量实际从第 3 行活到第 9 行，超出了 'a 所代表的作用域，所以程序会报错：

error[E0597]: `string2` does not live long enough
 --> src/main.rs:6:44
  |
5 |         let string2 = String::from("xyz");
  |             ------- binding `string2` declared here
6 |         result = longest(string1.as_str(), string2.as_str());
  |                                            ^^^^^^^ borrowed value does not live long enough
7 |     }
  |     - `string2` dropped here while still borrowed
8 |     println!("The longest string is {result}");
  |                                      ------ borrow later used here

编译器说 string2 活得不够长。为了保证第 8 行打印的 result 有效，string2 必须一直保持有效直到外部作用域结束。因为函数参数和返回值使用了相同的生命周期，Rust 才能指出这个问题。

让我们再重复一遍本文最重要的一点：'a 所代表的实际生命周期，是 x 和 y 两个生命周期中较短的那个。

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10.6 生命周期 Pt.2：生命周期的语法与例子

10.6.1. 生命周期标注语法

10.6.2. 生命周期标注例子