Rust生命周期详细图解

本文概述

• 防止使用生命周期悬挂参考
• 借阅检查器
• 终身注释语法
• 功能签名中的终身注释
• 生命周期注释
• 展示块
• 多个生存期
• ‘静态的
• Lifetime Ellision

• 生存期定义了引用有效的范围。
• 生命周期是隐式和推断的。
• Rust使用通用生命周期参数来确保使用有效的实际引用。

防止使用生命周期悬挂参考

程序尝试访问无效引用时, 称为”悬空引用”。指向无效资源的指针称为”悬空指针”。

让我们看一个简单的例子：

fn main()
{
  let a;
  {
    let b = 10;
     a = &b;
  }
  println!("a : {}", a);
}

输出

在上面的示例中, 外部范围包含名为” a”的变量, 并且不包含任何值。内部作用域包含变量” b”, 并存储值10。变量” b”的引用存储在变量” a”中。当内部作用域结束时, 我们尝试访问” a”的值。 Rust编译器将抛出编译错误, 因为” a”变量是指超出范围的变量的位置。 Rust将使用借用检查器确定代码无效。

借阅检查器

借用检查器用于解决悬挂引用的问题。借用检查器用于比较范围以确定它们是否有效。

在上面的示例中, 我们用’a注释了’a’变量的生存期, 并用’b注释了’b’变量的生存期。在编译时, Rust将拒绝此程序, 因为’a’变量的生存期大于’b’变量的生存期。上面的代码可以修复, 这样就不会发生编译器错误。

在上面的示例中, ” a”变量的生存期短于” b”变量的生存期。因此, 以上代码运行没有任何编译错误。

终身注释语法

• 终身注释不会更改任何引用的生存时间。
• 函数也可以使用通用生命周期参数接受任何生命周期的引用。
• 生命周期注释描述了多个参数的生命周期之间的关系。

生命周期注释语法应遵循的步骤：

• 生存期参数的名称应以(‘)撇号开头。
• 它们主要是小写和简短的。例如：
• 将生命周期参数注释放置在引用的”＆”之后, 然后用空格将注释与引用类型分开。

生命周期注释语法的一些示例如下：

• ＆i32 //参考
• ＆’a i32 //具有给定寿命的引用。
• ＆’mut i32 //具有给定生存期的可变引用。

功能签名中的终身注释

‘a表示参考的有效期。每个参考都有与之关联的生命周期。我们也可以在函数签名中使用生命周期注释。通用生命周期参数在尖括号<>之间使用, 并且尖括号放在函数名称和参数列表之间。我们看看吧：

fn fun<'a>(...);

在上述情况下, fun是具有一个生存期的函数名称, 即’a。如果一个函数包含两个具有两个不同生存期的参考参数, 则可以将其表示为：

fn fun<'a, 'b>(...);

如果一个函数包含一个名为” y”的变量。

如果” y”是不可变的引用, 则参数列表将为：

fn fun<'a>(y : & 'a i32);

如果” y”是可变引用, 则参数列表为：

fn fun<'a>(y : & 'a mut i32);

＆’a i32和＆’a mut i32都是相似的。唯一的区别是’a位于＆和mut之间。

＆mut i32表示”对i32的可变引用”。

＆’mut i32的意思是”对生存期为’a的i32的可变引用”。

生命周期注释

我们也可以像在函数中使用的那样在结构体中使用显式生存期。

我们看看吧：

struct Example
      {
          x : & 'a i32, //  x is a variable of type i32 that has the lifetime 'a.
      }

让我们看一个简单的例子：

struct Example<'a> {
    x: &'a i32, }
fn main() {
    let y = &9; 
    let b = Example{ x: y };
    println!("{}", b.x);
}

输出

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展示块

我们可以使用impl块实现具有生命周期’a的结构类型。

让我们看一个简单的例子：

struct Example<'a> {
    x: &'a i32, }
impl<'a> Example<'a>
{
fn display(&self)
{
  print!("Value of x is : {}", self.x);
}
}
fn main() {
    let y = &90; 
    let b = Example{ x: y };
    b.display();
}

输出

Value of x is : 90

多个生存期

我们可以有两种可能性：

• 多个引用具有相同的生存期。
• 多个引用具有不同的生存期。

当引用具有相同的生存期时。

fn fun <'a>(x: & 'a i32 , y: & 'a i32) -> & 'a i32
{
    //block of code.
}

在上述情况下, 参考x和y的寿命相同, 即’a。

当引用具有不同的生存期时。

fn fun<'a , 'b>(x: & 'a i32 , y: & 'b i32) 
{
    // block of code.
}

在上述情况下, 参考x和y都有不同的寿命, 即分别为’a和’b。

‘静态的

称为”静态”的生存期是特殊的生存期。它表示具有生命周期”静态”的对象将具有整个程序的生命周期。弦的使用寿命主要是”静态寿命”。具有”静态寿命”的引用对整个程序均有效。

我们看看吧：

let s : & 'static str = "srcmini tutorial" ;

Lifetime Ellision

Lifetime Ellision是一种推理算法, 可使常见模式更符合人体工程学。 Lifetime Ellision使程序变得笨拙。

Lifetime Ellision可以在以下任何地方使用：

• ＆ ‘在
• 和mut T
• T <‘a>

终生疾病可以两种方式出现：

• 输入生命周期：输入生命周期是与函数参数关联的生命周期。
• 输出生存期：输出生存期是与函数的返回类型关联的生存期。

我们看看吧：

fn fun<'a>( x : & 'a i32);                       // input lifetime
 fn fun<'a>() -> & 'a i32;                      // output lifetime
fn fun<'a>(x : & 'a i32)-> & 'a i32;      // Both input and output lifetime.

终身免除规则：

• 引用传递的每个参数都有一个不同的生命周期注释。

• 如果单个参数通过引用传递, 则该参数的生存期将分配给所有省略的输出生存期。

• 如果通过引用传递的多个参数(其中之一是＆self或＆mut self), 则将self的生存期分配给所有被忽略的输出生存期。

例如：

fn fun(x：＆str); //省略形式。

fn fun <‘a>(x：＆’a str)->＆’a str; //展开形式。