为什么我的结构不够长寿？

Question

在Rust中，我收到以下错误：

<anon>:14:9: 14:17 error: `mystruct` does not live long enough
<anon>:14         mystruct.update();
                  ^~~~~~~~
<anon>:10:5: 17:6 note: reference must be valid for the lifetime 'a as defined on the block at 10:4...
<anon>:10     {
<anon>:11         let initial = vec![Box::new(1), Box::new(2)];
<anon>:12         let mystruct = MyStruct { v : initial, p : &arg };
<anon>:13         
<anon>:14         mystruct.update();
<anon>:15         
          ...
<anon>:12:59: 17:6 note: ...but borrowed value is only valid for the block suffix following statement 1 at 12:58
<anon>:12         let mystruct = MyStruct { v : initial, p : &arg };
<anon>:13         
<anon>:14         mystruct.update();
<anon>:15         
<anon>:16         mystruct
<anon>:17     }
error: aborting due to previous error

对于以下代码：

struct MyStruct<'a>
{
    v : Vec<Box<i32>>,
    p : &'a i32
}

impl<'a> MyStruct<'a>
{
    fn new(arg : &'a i32) -> MyStruct<'a>
    {
        let initial = vec![Box::new(1), Box::new(2)];
        let mystruct = MyStruct { v : initial, p : &arg };

        mystruct.update();

        mystruct
    }

    fn update(&'a mut self)
    {
        self.p = &self.v.last().unwrap();
    }

}

fn main() {
    let x = 5;
    let mut obj = MyStruct::new(&x);
}

（操场）

我不明白为什么mystruct不够活跃。 如果我注释掉mystruct.update()行，它可以正常工作。 更重要的是，如果我注释掉update的主体，代码仍然会失败。 为什么调用一个借用可变self的空函数会改变一些东西？

我不明白哪个参考是错误所涉及的那个。 有人可以解释一下吗？

Answer 1

此错误所引用的引用是在调用update()时隐式创建的引用。 因为update()接受&'a mut self ，这意味着它接受一个类型&'a mut MyStruct<'a> 。 这意味着理论上你应该像这样调用update() ：

(&mut mystruct).update();

在任何地方编写它都会非常不方便，因此Rust能够自动插入必要的& s， &mut和* s以调用方法。 这称为“自动引用”，它发生的唯一地方是方法调用/字段访问。

问题是update()方法的定义：

impl<'a> MyStruct<'a> {
    ...
    fn update(&'a mut self) { ... }
    ...
}

在这里，您要求update()通过带有生命周期'a的引用接收它所调用的值，其中'a是存储在结构中的引用的生命周期。

但是，当你有一个结构值，你正在调用此方法时，应该已经存储了对此结构中存储的i32的引用。 因此，结构值的生命周期严格小于生命周期参数指定的生命周期，因此用局部变量（如您的情况）构造&'a mut MyStruct<'a>是不可能的。

解决方案是使用&mut self而不是&'a mut self ：

fn update(&mut self) { ... }
// essentially equivalent to
fn update<'b>(&'b mut self) where 'a: 'b { ... }
// `'b` is a fresh local lifetime parameter

这样，此方法调用中结构的生命周期与此结构包含的引用无关，并且可以更小。

下面将进行更深入的解释。

你自己的定义本身并不是无稽之谈。 例如：

struct IntRefWrapper<'a> {
    value: &'a i32
}

static X: i32 = 12345;
static Y: IntRefWrapper<'static> = IntRefWrapper { value: &X };

impl<'a> IntRefWrapper<'a> {
    fn update(&'a self) { ... }
}

Y.update();

这里update()调用不会导致（编译错误，因为两者寿命Y和X ，参考载于Y ）是'static 。

让我们考虑你的例子，进行比较：

impl<'a> MyStruct<'a> {
    fn new(arg : &'a i32) -> MyStruct<'a> {
        let initial = vec![Box::new(1), Box::new(2)];
        let mystruct = MyStruct { v : initial, p : &arg };

        mystruct.update();

        mystruct
    }
}

这里我们有一个生命周期参数'a ，它由函数的调用者提供。 例如，调用者可以使用静态引用调用此函数：

static X: i32 = 12345;

MyStruct::new(&X);  // here &X has static lifetime

但是，当调用update()方法时， mystruct生命周期受到调用它的块的限制：

{
    let initial = vec![Box::new(1), Box::new(2)];
    let mystruct = MyStruct { v : initial, p : &arg };  // +
                                                        // |
    mystruct.update();                                  // |
                                                        // |
    mystruct                                            // |
}

当然，借用检查器无法证明此生命周期与调用者提供的生命周期相同（并且对于任何可能的“外部”生命周期，它们确实不可能匹配），因此它会引发错误。

更新定义如下：

fn update(&mut self) { ... }
// or, equivalently
fn update<'b>(&'b mut self) where 'a: 'b { ... }

然后当你调用它时，不再需要你调用这个方法的值必须与'a - 完全一样长 - 它足以让它适用于任何小于或等于'a生命周期 - 并且功能内的寿命完全符合这些要求。 因此，您可以在您的值上调用此类方法，编译器不会抱怨。

另外（正如评论中所注意到的）以下行确实无效，并且没有办法解决它：

self.p = &self.v.last().unwrap();

借用检查在这里失败，因为您试图将具有结构生命周期的引用存储到结构本身中。 一般来说，这是不可能的，因为它有令人讨厌的健全性问题。 例如，假设您确实能够将此引用存储到结构中。 但是现在你不能在结构中改变Vec<Box<i32>> ，因为它可能会破坏先前存储的引用所指向的元素，从而使代码存储器不安全。

静态检查这些东西是不可能的，因此在借用检查级别上是不允许的。 事实上，这只是一般借款检查规则的一个很好的结果。