文盘Rust -- struct 中的生命周期

Jcloud 2023-03-28 原文

最近在用rust 写一个redis的数据校验工具。redis-rs中具备 redis::ConnectionLike trait，借助它可以较好的来抽象校验过程。在开发中，不免要定义struct 中的某些元素为 trait object，从而带来一些rust语言中的生命周期问题。
本文不具体讨论 redis的数据校验过程，通过一个简单的例子来聊聊 struct 中 trait object 元素的生命周期问题。

首先来定义一个 base trait,该 trait 中只包含一个函数，返回String类型。

pub trait Base {
    fn say(&self) -> String;
}

接下来，定义两个实现了 Base trait 的 struct AFromBase 和 BFromBase

pub struct AFromBase {
    content: String,
}

impl Base for AFromBase {
    fn say(&self) -> String {
        self.content.clone()
    }
}

pub struct BFromBase {
    text: String,
}

impl Base for BFromBase {
    fn say(&self) -> String {
        self.text.clone()
    }
}

接下来，定义一个struct 包含两个 Base trait 的 trait object ，然后实现一个函数是 say 函数输出的字符串的拼接结果.
按照其他没有生命周期语言的编写习惯，直觉上这么写

pub struct AddTowBase {
    a: &mut dyn Base,
    b: &mut dyn Base,
}

impl AddTowBase {
    fn add(&self) -> String {
        let result = self.a.say() + &self.b.say();
        result
    }
}

最后，搞个main函数验证一下。
完整代码如下

pub trait Base {
    fn say(&self) -> String;
}

pub struct AFromBase {
    content: String,
}

impl Base for AFromBase {
    fn say(&self) -> String {
        self.content.clone()
    }
}

pub struct BFromBase {
    text: String,
}

impl Base for BFromBase {
    fn say(&self) -> String {
        self.text.clone()
    }
}

pub struct AddTowBase {
    a: &mut dyn Base,
    b: &mut dyn Base,
}

impl<'a> AddTowBase<'a> {
    fn add(&self) -> String {
        let result = self.a.say() + &self.b.say();
        result
    }
}

fn main() {
    let mut a = AFromBase {
        content: "baseA".to_string(),
    };

    let mut b = BFromBase {
        text: "baseB".to_string(),
    };

    let addtow = AddTowBase {
        a: &mut a,
        b: &mut b,
    };
    let r = addtow.add();
    println!("{}", r);
}

很遗憾，以上代码是不能编译通过的，编译时报如下错误

error[E0106]: missing lifetime specifier
  --> examples/lifetimeinstruct.rs:26:8
   |
26 |     a: &mut dyn Base,
   |        ^ expected named lifetime parameter
   |
help: consider introducing a named lifetime parameter
   |
25 ~ pub struct AddTowBase<'a> {
26 ~     a: &'a mut dyn Base,
   |

error[E0106]: missing lifetime specifier
  --> examples/lifetimeinstruct.rs:27:8
   |
27 |     b: &mut dyn Base,
   |        ^ expected named lifetime parameter
   |
help: consider introducing a named lifetime parameter
   |
25 ~ pub struct AddTowBase<'a> {
26 |     a: &mut dyn Base,
27 ~     b: &'a mut dyn Base,
   |

For more information about this error, try `rustc --explain E0106`.
error: could not compile `wenpan-rust` due to 2 previous errors

编译器给出的提示很明确，要在 trait object 上添加生命周期参数，确保 struct 和他的 trait object 元素在同一生命周期，避免悬垂指针。
我们按照编译器的提示修改代码

pub struct AddTowBase<'a> {
    a: &'a mut dyn Base,
    b: &'a mut dyn Base,
}

impl<'a> AddTowBase<'a> {
    fn add(self) -> String {
        let result = self.a.say() + &self.b.say();
        result
    }
}

代码顺利通过编译。
rust 的生命周期保证了内存的安全性，同时也增加了开发者的心智负担。是在上线之前多费心思写代码，还是在上线以后忙忙活活查问题，这是个 trade off 问题。俗话讲:"背着抱着，一样沉".我本人还是倾向于把问题控制在上线之前，少折腾用户。

本期咱们先聊到这儿，下期见

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