文盘Rust -- struct 中的生命周期

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。

1pub trait Base {
2    fn say(&self) -> String;
3}

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

1pub struct AFromBase {
2    content: String,
3}
4
5impl Base for AFromBase {
6    fn say(&self) -> String {
7        self.content.clone()
8    }
9}
10
11pub struct BFromBase {
12    text: String,
13}
14
15impl Base for BFromBase {
16    fn say(&self) -> String {
17        self.text.clone()
18    }
19}

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

1pub struct AddTowBase {
2    a: &mut dyn Base,
3    b: &mut dyn Base,
4}
5
6impl AddTowBase {
7    fn add(&self) -> String {
8        let result = self.a.say() + &self.b.say();
9        result
10    }
11}

最后，搞个main函数验证一下。 完整代码如下

1pub trait Base {
2    fn say(&self) -> String;
3}
4
5pub struct AFromBase {
6    content: String,
7}
8
9impl Base for AFromBase {
10    fn say(&self) -> String {
11        self.content.clone()
12    }
13}
14
15pub struct BFromBase {
16    text: String,
17}
18
19impl Base for BFromBase {
20    fn say(&self) -> String {
21        self.text.clone()
22    }
23}
24
25pub struct AddTowBase {
26    a: &mut dyn Base,
27    b: &mut dyn Base,
28}
29
30impl<'a> AddTowBase<'a> {
31    fn add(&self) -> String {
32        let result = self.a.say() + &self.b.say();
33        result
34    }
35}
36
37fn main() {
38    let mut a = AFromBase {
39        content: "baseA".to_string(),
40    };
41
42    let mut b = BFromBase {
43        text: "baseB".to_string(),
44    };
45
46    let addtow = AddTowBase {
47        a: &mut a,
48        b: &mut b,
49    };
50    let r = addtow.add();
51    println!("{}", r);
52}

很遗憾，以上代码是不能编译通过的，编译时报如下错误

1error[E0106]: missing lifetime specifier
2  --> examples/lifetimeinstruct.rs:26:8
3   |
426 |     a: &mut dyn Base,
5   |        ^ expected named lifetime parameter
6   |
7help: consider introducing a named lifetime parameter
8   |
925 ~ pub struct AddTowBase<'a> {
1026 ~     a: &'a mut dyn Base,
11   |
12
13error[E0106]: missing lifetime specifier
14  --> examples/lifetimeinstruct.rs:27:8
15   |
1627 |     b: &mut dyn Base,
17   |        ^ expected named lifetime parameter
18   |
19help: consider introducing a named lifetime parameter
20   |
2125 ~ pub struct AddTowBase<'a> {
2226 |     a: &mut dyn Base,
2327 ~     b: &'a mut dyn Base,
24   |
25
26For more information about this error, try `rustc --explain E0106`.
27error: 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

1pub struct AddTowBase<'a> {
2    a: &'a mut dyn Base,
3    b: &'a mut dyn Base,
4}
5
6impl<'a> AddTowBase<'a> {
7    fn add(self) -> String {
8        let result = self.a.say() + &self.b.say();
9        result
10    }
11}

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