文盤Rust -- struct 中的生命週期

最近在用 rust 寫一個 redis 的資料校驗工具。redis-rs 中具備 redis::ConnectionLike trait，藉助它可以較好的來抽象校驗過程。在開發中，不免要定義 struct 中的某些元素為 trait object，從而帶來一些 rust 語言中的生命週期問題。 本文不具體討論 redis 的資料校驗過程，透過一個簡單的例子來聊聊 struct 中 trait object 元素的生命週期問題。

首先來定義一個 base trait, 該 trait 中只包含一個函式，返回 String 型別。

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

接下來，定義兩個實現了 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()
    }
}

接下來，定義一個 struct 包含兩個 Base trait 的 trait object ，然後實現一個函式是 say 函式輸出的字串的拼接結果。按照其他沒有生命週期語言的編寫習慣，直覺上這麼寫

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
    }
}

最後，搞個 main 函式驗證一下。 完整程式碼如下

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);
}

很遺憾，以上程式碼是不能編譯透過的，編譯時報如下錯誤

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

編譯器給出的提示很明確，要在 trait object 上新增生命週期引數，確保 struct 和他的 trait object 元素在同一生命週期，避免懸垂指標。 我們按照編譯器的提示修改程式碼

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
    }
}

程式碼順利透過編譯。 rust 的生命週期保證了記憶體的安全性，同時也增加了開發者的心智負擔。是在上線之前多費心思寫程式碼，還是在上線以後忙忙活活查問題，這是個 trade off 問題。俗話講:"揹著抱著，一樣沉". 我本人還是傾向於把問題控制在上線之前，少折騰使用者。

本期我們們先聊到這兒，下期見