7 特殊生命周期

原文链接: https://tfpk.github.io/lifetimekata/chapter_7.html

Rust 中有两个特殊的生命周期。值得把两者都讨论一下：

• 'static
• '_（隐式生命周期）

static 生命周期

程序中的某些东西保证会永远存在。最常见的原因是 它们的信息打包在你的二进制文件里。例如，当你写 这样的程序时：

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fn main() {
    let my_text = "Hello World";
}

文本 "Hello World" 实际上在编译后的二进制文件中的某个位置。这意味着 对它的引用始终有效，因为只要程序 在运行，这段文本就一直在那里。

因此，如果我们要描述这段文本的类型，会说它是 &'static str。

同样，任何对常量的引用也可以是 &'static。例如：

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const SOME_COORDINATE: (i32, i32) = (7, 4);

fn main() {
    let static_reference: &'static (i32, i32) = &SOME_COORDINATE;
}

'_ 生命周期（匿名生命周期、占位生命周期）

隐式生命周期告诉 Rust 自己推断生命周期。 这个生命周期在三个地方很有用：

• 简化 impl 块
• 消费/返回需要生命周期的类型时
• 编写包含引用的 trait 对象时。

简化 Impl 块

假设你正在实现一个计数器结构体，看起来像这样：

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struct Counter<'a> {
    counter: &'a mut i32
}

impl<'a> Counter<'a> {
    fn increment(&mut self) {
        *self.counter += 1;
    }
}

fn main() {
    let mut num = 0;
    
    let mut counter = Counter { counter: &mut num };
    counter.increment();
    
    println!("{num}"); // 打印 1
    
}

这没问题，但你会注意到 impl 块实际上并没有在任何地方使用 'a 生命周期。 因此，我们可以简化，改为写下面这样：

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impl Counter<'_> {
    fn increment(&mut self) {
        self.counter += 1;
    }
}

上面两个 impl 块的含义相同，只是参数稍少一些。

返回结构体和枚举

建议在返回包含引用的 结构体/枚举时使用。你可以写这样的代码：

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struct StrWrap<'a>(&'a str);

fn make_wrapper(string: &str) -> StrWrap {
    StrWrap(string)
}

# fn main() {}

但这种写法不再推荐，当你添加 #![deny(rust_2018_idioms)] 注解时就会看到错误：

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error: hidden lifetime parameters in types are deprecated
 --> src/main.rs:8:34
  |
_ | fn make_wrapper(string: &str) -> StrWrap {
  |                                  ^^^^^^^ expected lifetime parameter
  |
note: the lint level is defined here
 --> src/main.rs:1:9
  |
_ | #![deny(rust_2018_idioms)]
  |         ^^^^^^^^^^^^^^^^
  = note: `#[deny(elided_lifetimes_in_paths)]` implied by `#[deny(rust_2018_idioms)]`
help: indicate the anonymous lifetime
  |
_ | fn make_wrapper(string: &str) -> StrWrap<'_> {
  |                                         ++++

按照提示修改后，会更清楚地表明 StrWrap 确实包含引用， 但编译器应该自己推断出来。

Trait 对象上的生命周期

详见第 10 章：trait 生命周期边界脚注。

生命周期边界

生命周期边界并不常用，所以我们不会在练习中花大篇幅介绍。 除非你真的想了解细节，否则可以跳过本节。

简而言之，它们允许你指定一个生命周期应该比另一个活得更久。要指定边界，使用 where 子句，例如 where 'a: 'b。

引用 Rust 参考手册：

生命周期边界可以应用于类型或其他生命周期。 边界 'a: 'b 通常读作 'a 比 'b 活得更久。 'a: 'b 意味着 'a 至少与 'b 一样长，因此只要 &'b () 有效，&'a () 就有效。

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fn f<'a, 'b>(x: &'a i32, mut y: &'b i32) where 'a: 'b { y = x; // 因为 'a: 'b，所以 &'a i32 是 &'b i32 的子类型 let r: &'b &'a i32 = &&0; // 因为 'a: 'b，所以 &'b &'a i32 是良构的 }

T: 'a 意味着 T 的所有生命周期参数都比 'a 活得更久。 例如，如果 'a 是一个无约束的生命周期参数，那么 i32: 'static 和 &'static str: 'a 满足条件，但 Vec<&'a ()>: 'static 不满足。

练习

你得到了一段代码，其中多处使用了生命周期 'a 和 'b。 所有这些生命周期都可以替换为 '_ 或 'static。

你的任务是把 'a 和 'b 的每一次出现替换为 '_ 或 'static，去掉多余的生命周期声明，并确保 代码仍能编译。

关于过时信息的脚注

Rust 版本指南以前有一节 关于匿名生命周期的内容。现在 Google 上最热门的结果 是这篇文章，但我建议忽略它，因为其中的信息已经过时。