與 Rust 編譯器的鬥爭 - 4
假設我們有一個整數數組，我們想遍歷偶數。我們可以使用 Iterator::filter() 方法，讓我們嘗試手動實現它，因爲這樣做將使我們對 Rust 的生命週期規則有更深入的瞭解。
代碼如下：
struct Numbers<'a> {
data: &'a Vec<i32>,
even_idx: usize,
}
impl<'a> Numbers<'a> {
pub fn new(data: &'a Vec<i32>) -> Self {
Self{ data, even_idx: 0 }
}
pub fn next_even(&mut self) -> Option<&i32> {
while let Some(x) = self.get(self.even_idx) {
self.even_idx += 1;
if *x % 2 == 0 { return Some(x); }
}
None
}
fn get(&self, idx: usize) -> Option<&i32> {
if idx < self.data.len() {
Some(&self.data[idx])
} else {
None
}
}
}
fn main() {
let xs = vec![1,2,3,4,5,6,7,8,9];
let mut numbers = Numbers::new(&xs);
while let Some(x) = numbers.next_even() {
println!("{}", x);
}
}首先，注意 struct Number<'a> 的生命週期說明符'a。這是必需的，因爲 Number 結構體有一個對 vector 的引用，即 data: &'a Vec。換句話說，如果原始數據 Vector 超出作用域，結構體 Number 就不能存在。這在 new(data: &'a Vec) 方法簽名中也很明顯。
這裏的生命週期'a 並不表示 Number 對象本身的生命週期。它是原始 Vector 實例的生命週期！
讓我們看看編譯器對上面的代碼是怎麼說的：
error[E0506]: cannot assign to `self.even_idx` because it is borrowed
--> src/main.rs:13:13
|
11 | pub fn next_even(&mut self) -> Option<&i32> {
| - let's call the lifetime of this reference `'1`
12 | while let Some(x) = self.get(self.even_idx) {
| ----------------------- `self.even_idx` is borrowed here
13 | self.even_idx += 1;
| ^^^^^^^^^^^^^^^^^^ `self.even_idx` is assigned to here but it was already borrowed
14 | if *x % 2 == 0 { return Some(x); }
| ------- returning this value requires that `*self` is borrowed for `'1`讓我們嘗試從編譯器錯誤消息中理解每個語句。首先，編譯器告訴我們應該假設 & mut self 的生命週期爲'1 ，這是 Number 對象實例本身。如前所述，Number 實例生命週期不是'a，這就是編譯器給它'1 的原因。實際上，用生命週期的名稱會讓代碼更清晰一些，我們將使用與 main() 函數中的變量名相同的生命週期名稱。
let xs = vec![1,2,3,4,5,6,7,8,9];
let mut numbers = Numbers::new(&xs);也就是說，對於 xs 對象，生命週期名稱爲'xs'，對於 numbers 對象，生命週期名稱爲'numbers，這將真正幫助我們理解編譯器消息。
代碼修改如下：
struct Numbers<'xs> {
data: &'xs Vec<i32>,
even_idx: usize,
}
impl<'xs> Numbers<'xs> {
pub fn new(data: &'xs Vec<i32>) -> Self {
Self{ data, even_idx: 0 }
}
pub fn next_even<'numbers>(&'numbers mut self) -> Option<&i32> {
while let Some(x) = self.get(self.even_idx) {
self.even_idx += 1;
if *x % 2 == 0 { return Some(x); }
}
None
}
fn get<'numbers>(&'numbers self, idx: usize) -> Option<&i32> {
if idx < self.data.len() {
Some(&self.data[idx])
} else {
None
}
}
}
fn main() {
let xs = vec![1,2,3,4,5,6,7,8,9];
let mut numbers = Numbers::new(&xs);
while let Some(x) = numbers.next_even() {
println!("{}", x);
}
}現在，讓我們再次查看編譯器消息。
error[E0506]: cannot assign to `self.even_idx` because it is borrowed
--> src/main.rs:40:13
|
38 | pub fn next_even<'numbers>(&'numbers mut self) -> Option<&i32> {
| -------- lifetime `'numbers` defined here
39 | while let Some(x) = self.get(self.even_idx) {
| ----------------------- `self.even_idx` is borrowed here
40 | self.even_idx += 1;
| ^^^^^^^^^^^^^^^^^^ `self.even_idx` is assigned to here but it was already borrowed
41 | if *x % 2 == 0 { return Some(x); }
| ------- returning this value requires that `*self` is borrowed for `'numbers`現在，信息："'self.even_idx' is borrowed here"是有意義的，因爲我們的 Numbers::get() 方法確實借用了 Numbers 對象本身。由於我們 data 的生命週期爲'xs，因此我們期望返回值的生命週期爲'xs，而不是'numbers。
不知何故，Some(x) 具有'numbers 而不是'xs 的生命週期。爲什麼會這樣？跟蹤 x 的來源，我們看到它來自我們的方法 Numbers::get()。這是否意味着該方法返回 Option<&'numbers i32 > 而不是 Option<&'xs i32>？讓我們顯式地指定方法 next_even() 和 get() 返回的生命週期：
pub fn next_even<'numbers>(&'numbers mut self) -> Option<&'xs i32> {
while let Some(x) = self.get(self.even_idx) {
self.even_idx += 1;
if *x % 2 == 0 { return Some(x); }
}
None
}
fn get<'numbers>(&'numbers self, idx: usize) -> Option<&'xs i32> {
if idx < self.data.len() {
Some(&self.data[idx])
} else {
None
}
}驚喜！有了這個最後的更改，編譯就成功了，我們得到了預期的結果。那麼，根本原因是什麼？這是因爲省略生命週期導致的，基本上，如果 Rust 可以推斷出合理的生命週期，那麼生命週期規範可以被省略。不幸的是，這並不總是有效的。在我們的 get() 方法中，只有一個輸入參數 & self 有生命週期，所以它的輸出 Option<&i32> 被假定爲與輸入具有相同的生命週期，即'numbers 而不是'xs，這就是問題的根源。
總結
1，結構體的生命週期參數與它的實例存在多長時間無關。
2，省略生命週期有時會引入歧義或意外錯誤。
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來源：https://mp.weixin.qq.com/s/QZaiSf3ngfAl412dhdePbw