RUST 静态生命周期和动态生命周期

图例

分配在堆和栈上的内存有其各自的作用域，它们的生命周期是动态的

全局变量、静态变量、字符串字母量、代码等内容，在编译时，会被编译到可执行文件中的 BSS/Data/RoData/Text 段，然后在加载时，装入内存

因而，它们的生命周期和进程的生命周期一致，所以静态的

所以，函数指针的生命周期也是静态，因为函数在Text 段中，只要进程活着，其内存一直存在

静态生命周期

概述

静态生命周期 Rust 中最长的生命周期，表示引用在整个程序运行期间都有效。这些数据通常存储在程序的只读内存区域，在程序启动时创建，在程序结束时销毁

特点

1. 数据存在于整个程序运行期间
2. 通常存储在静态内存区域
3. 不需要运行时生命周期检查
4. 最安全的引用类型

示例

// 字符串字面量具有 'static 生命周期
let static_str: &'static str = "Hello, World!";// 静态变量也具有 'static 生命周期
static STATIC_INT: i32 = 42;
let static_ref: &'static i32 = &STATIC_INT;// 函数返回 'static 生命周期
fn get_static_str() -> &'static str {"This string lives for the entire program"
}// 在结构体中使用 'static 生命周期
struct StaticHolder {data: &'static str,
}impl StaticHolder {fn new() -> Self {StaticHolder {data: "This data lives forever",}}
}fn main() {let holder = StaticHolder::new();println!("{}", holder.data);let s = get_static_str();println!("{}", s);// 这些引用可以在任何地方使用，不会出现悬垂引用let long_lived_ref = static_str;println!("{}", long_lived_ref);
}

动态生命周期

概述

动态生命周期是指哪些在编译时无法确定具体持续时间，需要在运行时通过检查器验证的生命周期

这些生命周期通常与作用域相关，由编译器推断或通过生命周期参数明确指定

特点

1. 生命周期在编译不确定，需要运行时检查
2. 与特定作用域绑定
3. 需要生命周期注解来帮助编译器验证安全性
4. 更灵活，但需要更多编译器支持

例子

// 函数接受两个引用并返回一个引用，需要明确生命周期参数
fn longest<'a>(x: &'a str, y: &'a str) -> &'a str {if x.len() > y.len() {x} else {y}
}// 结构体包含引用，需要生命周期参数
struct TextEditor<'a> {content: &'a str,selection: &'a str,
}impl<'a> TextEditor<'a> {fn new(content: &'a str) -> Self {TextEditor {content,selection: "",}}fn select(&mut self, start: usize, end: usize) {self.selection = &self.content[start..end];}
}fn main() {// 动态生命周期的示例let string1 = String::from("long string is long");let string2 = String::from("short");let result;{// 这两个引用有不同的生命周期let part1 = &string1;let part2 = &string2;// longest 函数要求两个参数有相同的生命周期 'aresult = longest(part1, part2);println!("The longest string is: {}", result);} // part1 和 part2 在这里离开作用域// result 仍然有效，因为它引用的是 string1 或 string2 的一部分// 而 string1 和 string2 仍然在作用域内println!("Still can use: {}", result);// 文本编辑器示例let content = String::from("This is a long text content for the editor");let mut editor = TextEditor::new(&content);editor.select(5, 15);println!("Selection: {}", editor.selection);// 如果尝试在 content 离开作用域后使用 editor，会导致编译错误// {//     let local_content = String::from("local");//     let local_editor = TextEditor::new(&local_content);//     // local_editor 不能离开这个作用域，因为它的引用依赖于 local_content// }// println!("{:?}", local_editor); // 这会编译错误
}

总结

特性	静态生命周期 ('static)	动态生命周期
持续时间	整个程序运行期间	由作用域决定
内存位置	静态内存区域	栈或堆
安全性	绝对安全	需要编译器验证
灵活性	低	高
使用场景	字符串字面量、静态变量	函数参数、结构体字段