面试题：Rust中引用标记的生命周期约束及应用场景

Question

在Rust中，引用标记存在生命周期的概念。请阐述一下引用生命周期的约束规则，并且举例说明在函数参数和返回值中，如何正确处理引用的生命周期，以避免编译错误。

Answer 1

引用生命周期的约束规则

1. 生命周期参数的标注：当函数参数或返回值涉及引用时，需要标注生命周期参数。生命周期参数一般以 'a、'b 等形式表示。
2. 参数生命周期约束：函数参数中的引用，其生命周期必须至少与函数调用的生命周期一样长。例如在函数 fn foo<'a>(x: &'a i32) {} 中，x 的生命周期 'a 至少要和调用 foo 函数的那部分代码的生命周期一样长。
3. 返回值生命周期约束：返回值引用的生命周期必须受输入参数引用生命周期的约束。即返回值引用不能比输入参数引用存活时间更长。

函数参数和返回值中处理引用生命周期示例

// 函数参数中处理引用生命周期
fn print_number<'a>(number: &'a i32) {
    println!("The number is: {}", number);
}

// 函数返回值中处理引用生命周期
fn longest<'a>(s1: &'a str, s2: &'a str) -> &'a str {
    if s1.len() > s2.len() {
        s1
    } else {
        s2
    }
}

在 print_number 函数中，number 引用的生命周期 'a 只要满足在函数调用期间存在即可。在 longest 函数中，返回值引用的生命周期 'a 与输入参数 s1 和 s2 的生命周期 'a 一致，确保返回的引用在调用者使用时仍然有效，避免编译错误。