探索 Rust 的静态概念

简介

在本实验中，我们将讨论 Rust 中'static的概念。

注意：如果实验未指定文件名，你可以使用任何你想要的文件名。例如，你可以使用main.rs，并通过rustc main.rs &&./main进行编译和运行。

静态生命周期

Rust 有一些保留的生命周期名称。其中之一是'static。你可能会在两种情况下遇到它：

// 具有'static 生命周期的引用：
let s: &'static str = "hello world";

// 'static 作为 trait 约束的一部分：
fn generic<T>(x: T) where T: 'static {}

两者相关但又略有不同，这是学习 Rust 时常见的混淆来源。以下是每种情况的一些示例：

引用生命周期

作为引用生命周期，'static表示引用所指向的数据在整个运行程序的生命周期内都存在。它仍然可以被强制转换为更短的生命周期。

有两种方法可以创建具有'static生命周期的变量，并且它们都存储在二进制文件的只读内存中：

• 使用static声明创建常量。
• 创建具有&'static str类型的字符串字面量。

以下是每种方法的示例：

// 创建具有'static 生命周期的常量。
static NUM: i32 = 18;

// 返回对 NUM 的引用，其'static 生命周期被强制转换为输入参数的生命周期。
fn coerce_static<'a>(_: &'a i32) -> &'a i32 {
    &NUM
}

fn main() {
    {
        // 创建一个字符串字面量并打印它：
        let static_string = "I'm in read-only memory";
        println!("static_string: {}", static_string);

        // 当 static_string 超出作用域时，引用不再可用，但数据仍保留在二进制文件中。
    }

    {
        // 创建一个整数用于 coerce_static：
        let lifetime_num = 9;

        // 将 NUM 的生命周期强制转换为 lifetime_num 的生命周期：
        let coerced_static = coerce_static(&lifetime_num);

        println!("coerced_static: {}", coerced_static);
    }

    println!("NUM: {} stays accessible!", NUM);
}

trait 约束

作为 trait 约束，它意味着类型不包含任何非静态引用。例如，接收者可以根据需要长时间持有该类型，并且在丢弃它之前它永远不会变得无效。

重要的是要理解这意味着任何拥有的数据总是通过'static生命周期约束，但对该拥有数据的引用通常不是：

use std::fmt::Debug;

fn print_it( input: impl Debug + 'static ) {
    println!( "'static value passed in is: {:?}", input );
}

fn main() {
    // i 是拥有的且不包含引用，因此它是'static 的：
    let i = 5;
    print_it(i);

    // 哎呀，&i 仅具有由 main() 作用域定义的生命周期，因此它不是'static 的：
    print_it(&i);
}

编译器会告诉你：

error[E0597]: `i` does not live long enough
  --> src/lib.rs:15:15
   |
15 |     print_it(&i);
   |     ---------^^--
   |     |         |
   |     |         borrowed value does not live long enough
   |     argument requires that `i` is borrowed for `'static`
16 | }
   | - `i` dropped here while still borrowed

总结

恭喜你！你已完成“静态生命周期”实验。你可以在 LabEx 中练习更多实验以提升你的技能。