面试题：Rust静态值存储特性与生命周期

Question

假设有一个包含静态引用的结构体，例如：`struct MyStruct<'a> { data: &'a i32 }`，并且有一个静态变量`static MY_INT: i32 = 10;`，现在想要创建一个`MyStruct`的静态实例指向`MY_INT`，请写出完整代码，并解释这个过程中涉及到的静态值存储特性与生命周期的交互是怎样的，以及可能遇到的陷阱。

Answer 1

struct MyStruct<'a> {
    data: &'a i32
}

static MY_INT: i32 = 10;
static MY_STRUCT: MyStruct = MyStruct { data: &MY_INT };

fn main() {
    println!("The value in MyStruct is: {}", MY_STRUCT.data);
}

静态值存储特性与生命周期的交互

1. 静态值存储：MY_INT 是一个静态变量，它存储在程序的静态存储区，整个程序运行期间都存在。其生命周期与程序相同。
2. 结构体生命周期：MyStruct 实例 MY_STRUCT 也是静态的，它同样存储在静态存储区。MY_STRUCT 中的 data 引用指向 MY_INT。由于 MY_INT 是静态的，其生命周期足够长，所以 MyStruct 实例可以安全地持有对 MY_INT 的引用。

可能遇到的陷阱

1. 生命周期不匹配：如果 MyStruct 指向的不是静态变量，就会出现生命周期不匹配的问题。例如，如果 data 指向一个函数内部的局部变量，局部变量在函数结束时就会被销毁，而 MyStruct 可能在函数结束后仍然存在，这会导致悬空引用。
2. 线程安全：静态变量在多线程环境下需要特别小心。如果多个线程同时访问和修改静态变量（包括通过 MyStruct 访问 MY_INT），可能会导致数据竞争。在 Rust 中，默认情况下静态变量是不可变的，这在一定程度上避免了数据竞争。如果需要可变的静态变量，需要使用 Mutex 或 RwLock 等同步原语。