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《Rust 语言圣经》高阶部分阅读笔记

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《Rust 语言圣经》高阶部分阅读笔记

2023年11月26日创建

注意：因内容较多，涉及代码基本有折叠，阅读时可手动展开。​

1.
生命周期​

•
编译器无法明确其生命周期的情况下，则需要手动进行标注，以下为常见的例子​
◦
例子1：函数参数的默认生命周期，导致入参的可变性的生命周期被持续​
◦
例子2：编译器的判断给借用安排了较大作用域，而导致后续借用失败​

•
不安全代码（unsafe）经常会凭空产生引用或生命周期，而这些生命周期被称为是无界（unbound）​

•
生命周期也有约束语法，与特征约束类似，通过形如 'a: 'b 的语法来说明两个生命周期的长短关系​

•
函数闭包与方法的生命周期消除规则不同，其生命周期分散在参数和闭包函数体中（因无确切返回值签名）​

•
引用的生命周期在 1.31 版本引入NLL后变成：引用的生命周期从借用处开始，一直持续到最后一次使用的地方​

•
除了基础的生命周期消除规则外，后续演化出的常见规则有 impl 块消除、类型生命周期约束消除​

1.1
&'static 和 T:'static​

•
&'static T：指向 T 的不可变引用，其引用可被安全地无期限地持有，甚至可以直到程序结束​
◦
这只有在 T 自身不可变且保证，在引用创建后不会被 move 时才有可能​
◦
T 并不需要在编译时创建，我们可以以内存泄漏为代价，在运行时动态创建随机数据，并返回其 'static 引用​

•
T: 'static：T 可以被安全地无期限地持有，甚至可以直到程序结束​
◦
T: 'static同时包含&'static T和所有权类型，如 String, Vec 等​
◦
数据的所有者保证，只要自身还持有数据的所有权，数据就不会失效​
◦
T: 'static应当视为“T 满足 'static 生命周期约束” 而非 “T 有着 'static 生命周期”​

•
代码示例​

2.
函数式编程​

2.1
闭包 Closure​

•
闭包是一种匿名函数，可赋值给变量或作为参数传递，且不同于函数，允许捕获调用者作用域中的值​

•
闭包由于不会作为 API 对外提供，因此可利用编译器的类型推导能力，做到可不标注参数和返回值类型​
◦
注意它也不是泛型，当编译器推导出一种类型后，则会一直使用该类型​

•
闭包可作为一种类型被标注，可利用 Fn 系列特征和特征约束来进行闭包的限制​

•

当闭包从作用域捕获值时，会分配内存去存储该值，从而造成额外的内存分配

fn main() {​
    let x = 4;​
    let equal_to_x = |z| z == x;​
    let y = 4;​
    assert!(equal_to_x(y));​
}​

•
闭包捕获变量有三种途径，恰好对应函数参数的三种传入方式：转移所有权、可变借用、不可变借用，而相应的 Fn 特征也有三种​
◦
FnOnce：转移捕获变量的所有权，也说明该闭包只能运行一次，若类型实现 Copy 特征则不会转移​
◦
FnMut：以可变借用的方式捕获环境值，能够修改该值​
◦
Fn：以不可变借用的方式捕获环境值​

•
闭包实现的 Fn 特征取决于该闭包如何使用被捕获的变量，而不是取决于闭包如何捕获（如move）它们​

•
闭包可实现多种 Fn 特征，且三种 Fn 特征的关系规则如下​

•
当闭包作为函数返回值时，无法直接推断闭包特征的真实类型，需要使用impl Trait来指定类型​

2.2
迭代器 Iterator​

•
迭代器和 for 循环的区别在于是否通过索引来访问集合​

•
实现IntoIterator 特征可通过 for 语法糖转换为迭代器，如数组或数值序列等​

•
Rust 中迭代器是惰性的，即使用前不会有任何的性能损耗，编译器自带的优化让性能表现无需担忧​

•
迭代器都实现了特征Interator，其中可通过next方法依次取出迭代器中的元素，且返回值是 Option 类型​
◦
for 循环就是不断调用next方法来获取迭代器中的元素，且next方法对迭代器的遍历是消耗性的​
◦
可通过实现Interator特征来自定义迭代器，必须实现new和next方法，同时也有默认实现的其他方法​

•
在IntoIterator 特征中可使用into_iter|iter|iter_mut方法将类型转换为迭代器，且前面方法依次对应针对获取类型值的转移所有权、不可变借用和可变借用​

•
Iterator和IntoIterator的区别在于，前者为迭代器特征，后者是若类型实现特征可通过方法转为迭代器​