1. 前言从 C++ 来到 Rust 并需要学习生命周期，非常类似于从 Java 来到 C++ 并需要学习指针。起初，它看起来是一个不必要的概念，是编译器应该处理好的东西。后来，当你意识到它赋予你更多的力量——在 Rust 中，它带来了更多的安全性和更好的优化 -- 你感到兴奋，想掌握它，但却失败了，因为它并不直观，很难找到形式化的规则。可以说，C++ 指针比 Rust 生命周期更容易沉浸其中，因为 C++ 指针在代码中随处可见，而 Rust 生命周期通常隐藏在大量的语法糖背后。所以你最终会在语法糖不适用的时候接触生命周期，这通常是一些复杂的情况。当你面临的只有这些复杂情况时，你很难内化这个概念。2. 引言--对于生命周期，需要记住的第一件事就是，它们全都是关于引用（references）的，与其他东西无关。例如，当我们看到一个带有生命周期（lifetime）类型参数的结构体时，它指的是这个结构体所拥有的引用的生命周期，再无其他。不存在结构体的生命周期或者闭包的生命周期，只有结构体或闭包内部引用的生命周期。因此，我们对生命周期的讨论会不可避免地涉及到 Rust 引用。2.1 生命周期背后的动机要理解生命周期，我们首先需要理解其背后的动机，这就要求我们先理解借用规则背后的动机。借用规则中指出：在代码中，存在对重叠内存的引用，也称为别名（aliasing），它们中至少有一个会变更（mutate）内存中的内容。同时变更是不允许的，因为这样是不安全的，并且它阻碍编译器进行各种优化。2.2 示例假定我们现在想要写一个函数，该函数将一个坐标沿着 x 轴在给定方向上移动两倍的距离。struct Coords { pub x: i64, pub y: i64, } fn shift_x_twice(coords: &mut Coords, delta: &i64) { coords.x += *delta; coords.x += *delta; } fn main() { let mut a = Coords{x: 10, y: 10}; let delta_a = 10; shift_x_twice(&mut a, &delta_a); // All good. let mut b = Coords{x: 10, y: 10}; let delta_b = &b.x; // shift_x_twice(&mut b, delta_b); // Compilation failure. } 最后一条语句会把坐标移动三倍距离而不是两倍，这可能会在生产系统中引发各种 bug。关键问题在于，delta_b和&mut b指向一块重叠的内存，而这在 Rust 中是被生命周期和借用规则所阻止的。尤其是，Rust 编译器会提醒，delta_b要求持有一个b的不可变引用直到main()结束，但是在那个作用域内，我们还试图创建一个b的可变引用，这是被禁止的。为了能够进行借用规则检查，编译器需要知道所有引用的生命周期。在很多情况下，编译器能够自己推导出生命周期，但是有些情况它无法完成，这就需要开发者手动的对生命周期进行标注。此外，编译器还给开发者提供了工具，例如，我们可以要求所有实现了某个特定 trait 的结构体，其所有引用至少在给定的时间段内都是有效的。对比 Rust 的引用和 C++ 中的引用，在 C++ 中，我们也可以有常量（const）和非常量（non-const）引用，类似于 Rust 中的&x和&mut x。但是，C++ 中没有生命周期。常量引用（const reference）能够帮助 C++ 编译器进行优化，但是它们不能给出完整的安全性保证。所以，上面的示例如果用 C++ 来写是可以编译通过的。2.3 脱糖（Desugaring）在我们深入理解生命周期之前，我们需要弄清生命周期是什么，因为各种 Rust 文档用生命周期这个词既指代作用域（scope）也指代类型参数（type-parameter）。在这里，我们用生命周期（lifetime ） 表示一个作用域，用生命周期参数（lifetime-parameter ） 来表示一个参数，编译器会用一个真正的生命周期来替换这个参数，就像它在推导泛型时那样。2.4 示例为了让解释更加清晰，我们将会对一些 Rust 代码进行脱糖（译注：指脱去语法糖）。考虑下面的代码：fn announce(value: &impl Display) { println!(\} fn main() { let num = 42; let num_ref = # announce(num_ref); } 下面是脱糖的版本：fn announce<'a, T>(value: &'a T) where T: Display { println!(\} fn main() { 'x: { let num = 42; 'y: { let num_ref = &'y num; 'z: { announce(num_ref); } } } } 后面脱糖的代码使用生命周期参数'a和生命周期 / 作用域'x，'y进行了显式的标注。我们还使用impl Display来比较生命周期参数和一般的类型参数。注意这里语法糖是如何把生命周期参数'a和类型参数T都隐藏起来的。注意，作用域并不是 Rust 语法的一部分，我们只是用它来标注，所以脱糖后的代码是无法编译的。而且，在这个以及后面的示例中，我们忽略了在 Rust 2024 中加入的非词法生命周期（non-lexical lifetimes）以简化我们的解释。2.5 子类型从技术角度看，生命周期不是一个类型，因为我们无法像u64或者Vec
当类型构造器有多个参数时，我们这样来讨论单个的变型，例如，F<'a, T>是'a的协变并且是T的不变。而且，还有第四种类型的变型 - 二变体，但它是一个特定的编译器实现细节，这里我们不需要了解。下面是一张针对最常见的类型构造器的变型表格：
协变基本上是一个传递规则。逆变很少见，并且只发生在当我们传递指针到一个使用了更高级别 trait 约束 [2]的函数时才会发生，不变是最重要的，当我们开始组合变型时，我们会看到它的动机。
3.3 变型运算（Variance arithmetic）
现在我们知道&'a mut T和Vec
深入理解 Rust 中的生命周期 - 图文
