面试题：Rust变量生命周期与借用

Question

假设有一个函数，其参数是对两个字符串切片的引用，函数需要返回这两个字符串切片拼接后的新字符串。请编写该函数，并详细解释这里涉及的变量生命周期和借用规则，以及如何通过生命周期标注确保代码正确编译。

Answer 1

// 定义函数，参数为两个字符串切片引用，返回拼接后的新字符串
fn concat_slices<'a, 'b>(slice1: &'a str, slice2: &'b str) -> String {
    // 使用 format! 宏进行字符串拼接
    format!("{}{}", slice1, slice2)
}

变量生命周期和借用规则解释

1. 变量生命周期：在 Rust 中，每个引用都有一个生命周期，它描述了引用保持有效的时间段。在这个函数中，slice1 和 slice2 是两个字符串切片引用，它们的生命周期分别由 'a 和 'b 标注。
2. 借用规则：
   • 同一时间，对同一数据，只能有一个可变引用，或者多个不可变引用（即“一写多读”原则）。在函数 concat_slices 中，slice1 和 slice2 都是不可变引用，符合该规则。
   • 引用的生命周期必须足够长，以保证在使用引用的代码块结束之前，被引用的数据不会被释放。

生命周期标注确保代码正确编译

1. 显式生命周期标注：函数签名中的 <'a, 'b> 是显式的生命周期参数标注。这告诉编译器，slice1 的生命周期是 'a，slice2 的生命周期是 'b。
2. 返回值的生命周期：函数返回的是一个 String 类型，它拥有自己的数据，不依赖于输入的字符串切片引用的生命周期。所以这里不需要在返回值类型上标注生命周期。如果返回的是一个字符串切片，就需要考虑如何关联返回值的生命周期与输入参数的生命周期，以确保返回的切片在其使用范围内是有效的。例如，如果要返回其中一个切片，可能需要写成 fn return_slice<'a>(slice1: &'a str, slice2: &str) -> &'a str { slice1 }，这样保证返回的切片 slice1 在其生命周期 'a 内是有效的。

在上述 concat_slices 函数中，由于返回的 String 是新分配的内存，不依赖于输入切片的生命周期，所以编译器能够正确理解并编译代码。