Rust-借用和生命周期-Toy模板网

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了Rust-借用和生命周期。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方，请大家不吝赐教，您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

生命周期

一个变量的生命周期就是它从创建到销毁的整个过程。其实我们在前面已经注意到了这样的现象：

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然而，如果一个变量永远只能有唯一一个入口可以访问的话，那就太难使用了。因此，所有权还可以借用。

借用

变量对其管理的内存拥有所有权。这个所有权不仅可以被转移(move),还可以被借用(borrow)。

借用指针的语法使用&符号或者&mut符号表示。前者表示只读借用，后者表示可读写借用。借用指针(borrow pointer)也可以称作“引用”(reference)。借用指针与普通指针的内部数据是一模一样的，唯一的区别是语义层面上的。它的作用是告诉编译器，它对指向的这块内存区域没有所有权。

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这里会出现编译错误，信息为“cannot borrow immutable borrowed content’*v’as mutable”。原因在于Vec::push函数。它的作用是对动态数组添加元素，它的签名是

pub fn push(&mut self,value:T)

它要求self参数是一个&mut Self类型。而我们给foo传递的参数是&Vec类型，因此会报错。修复方式如下：

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对于&mut型指针，请大家注意不要混淆它与变量绑定之间的语法。

如果mut修饰的是变量名，那么它代表这个变量可以被重新绑定；如果mut修饰的是“借用指针&”,那么它代表的是被指向的对象可以被修改。示例如下：
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借用规则

关于借用指针，有以下几个规则：

借用指针不能比它指向的变量存在的时间更长。
&mut型借用只能指向本身具有mut修饰的变量，对于只读变量，不可以有&mut型借用。
&mut型借用指针存在的时候，被借用的变量本身会处于“冻结”状态。
如果只有&型借用指针，那么能同时存在多个；如果存在&mut型借用指针，那么只能存在一个；如果同时有其他的&或者&mut型借用指针存在，那么会出现编译错误。

借用指针只能临时地拥有对这个变量读或写的权限，没有义务管理这个变量的生命周期。因此，借用指针的生命周期绝对不能大于它所引用的原来变量的生命周期，否则就是悬空指针，会导致内存不安全。示例如下：

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在这里给大家提个醒：一般情况下，函数参数使用引用传递的时候，不仅在函数声明这里要写上类型参数，在函数调用这里也要显式地使用引用运算符。

但是，有一个例外，那就是当参数为self &self &mut self等时，若使用小数点语法调用成员方法，在函数调用这里不能显式写出借用运算符。以常见的String类型来举例：

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在这个示例中，所有的函数调用都是同样的语法，比如x.len()、x.push(‘!’)、x.into_bytes()等，但它们背后对self参数的传递类型完全不同，因此也就出现了不同的语义。

这是需要提醒大家注意的地方。当然，如果我们使用统一的完整函数调用语法，那么所有的参数传递类型在调用端都是显式写出来的。

任何借用指针的存在，都会导致原来的变量被“冻结”(Frozen)。示例如下：

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编译结果为：

error:cannot assign to `x^because it is borrowed

因为p的存在，此时对x的改变被认为是非法的。

生命周期标记

对一个函数内部的生命周期进行分析，Rust编译器可以很好地解决。但是，当生命周期跨函数的时候，就需要一种特殊的生命周期标记符号了。

函数的生命周期标记

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生命周期符号使用单引号开头，后面跟一个合法的名字。生命周期标记和泛型类型参数是一样的，都需要先声明后使用。在上面这段代码中，尖括号里面的’a是声明一个生命周期参数，它在后面的参数和返回值中被使用。

前面提到的借用指针类型都有一个生命周期泛型参数，它们的完整写法应该是&'a T &'a mut T,只不过在做局部变量的时候，生命周期参数是可以省略的。

生命周期之间有重要的包含关系。如果生命周期’a比’b更长或相等，则记为’a : 'b,意思是’a至少不会比’b短，英语读做“lifetime a outlives lifetime b”。对于借用指针类型来说，如果&'a是合法的，那么’b作为’a的一部分，&'b也一定是合法的。

另外，'static是一个特殊的生命周期，它代表的是这个程序从开始到结束的整个阶段，所以它比其他任何生命周期都长。这意味着，任意一个生命周期’a都满足’static : 'a。

在上面这个例子中，如果我们把变量t的真实生命周期记为’t,那么这个生命周期’t实际上是变量t从“出生”到“死亡”的区间。在函数被调用的时候，它传人的实际参数是&t,它是指向t的引用。那么可以说，在调用的时候，这个泛型参数’a被实例化为了’t。根据函数签名，基于返回类型的生命周期与参数是一致的，可以推理出test函数的返回类型是&'t i32。

如果我们把x的生命周期记为’x。这条let x =text(&t);语句实际上是把&'t i32类型的变量赋值给&'x i32类型的变量。这个赋值是否合理呢?它应该是合理的。因为这两个生命周期的关系是’t: 'x。test返回的那个指针在’t这个生命周期范围内都是合法的，在一个被’t包围的更小范围的生命周期内，它当然也是合法的。所以，上面这个例子可以编译通过。

接下来，我们把上面这个例子稍作修改，让test函数有两个生命周期参数，其中一个给函数参数使用，另外一个给返回值使用：

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编译时果然出了问题，在&arg.member这一行，报了生命周期错误。这是为什么呢?因为这一行代码是把&'a i32类型赋值给&'b i32类型。