面试题：Rust中Display trait实现中的借用规则与性能优化

Question

现有一个复杂的Rust结构体`ComplexData`，它包含多个不同类型的字段，部分字段可能是引用类型。为`ComplexData`实现`Display` trait，在实现过程中要遵循Rust的借用规则，避免悬垂引用等错误。同时，在格式化输出时，考虑到性能因素，尽量减少不必要的内存分配和拷贝操作。请详细阐述你的实现思路并给出关键代码片段。

Answer 1

实现思路

1. 分析结构体字段：仔细查看 ComplexData 结构体的各个字段，确定哪些是引用类型，哪些是值类型。对于值类型，可以直接使用其实现的 Display 方法进行格式化。
2. 处理引用类型：确保引用在 Display 实现期间保持有效，遵循 Rust 的借用规则。不能让引用生命周期短于 Display 格式化操作所需的时间。
3. 减少内存分配和拷贝：尽可能使用 write! 宏直接写入目标缓冲区，而不是创建中间字符串然后再拼接。对于引用类型，如果它们实现了 Display，直接调用其 Display 实现，而不是先转换为其他类型。

关键代码片段

假设 ComplexData 结构体如下：

struct ComplexData<'a> {
    value1: i32,
    value2: &'a str,
    value3: Vec<u8>,
}

实现 Display trait：

use std::fmt;

impl<'a> fmt::Display for ComplexData<'a> {
    fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
        write!(f, "value1: {}, value2: {}, value3: [", self.value1, self.value2)?;
        for (i, byte) in self.value3.iter().enumerate() {
            if i > 0 {
                write!(f, ", ")?;
            }
            write!(f, "{}", byte)?;
        }
        write!(f, "]")
    }
}

在上述代码中：

• value1 是值类型，直接使用 write! 写入。
• value2 是引用类型，同样直接使用 write! 写入，确保引用在 fmt 方法执行期间保持有效。
• value3 是 Vec<u8>，遍历并逐个写入，避免了不必要的内存分配和拷贝。