构建具有特定生命周期的对象答案

【问题标题】：Build object with specific lifetime构建具有特定生命周期的对象
【发布时间】：2014-01-14 15:48:01
【问题描述】：

我有一个问题，我不知道如何在 Rust 中建模，涉及所有权、生命周期等等。

我有一个大结构：

struct LargeStruct {
    x: f32,
    n: i32,
    // lot of other fields.
}

结构很大，我想避免复制，因此我携带指向它的指针。

我有一个foo 函数，它接受一个指向LargeStruct 的指针和一个f32 值。如果此值大于字段x，我想创建一个将x 设置为此值的新对象，并将其返回。如果它不是更大，那么我想返回原来的指针本身。

我天真地这样实现它：

fn foo(object: &LargeStruct, y: f32) -> &LargeStruct {
    if object.x < y {
        LargeStruct {
            x: y,
            n: object.n,
            // ...
        }
    }
    else {
        object
    }
}

但它不起作用：if 的两个分支不返回相同的类型。在第一种情况下，我实际上返回了一个LargeStruct，而在第二种情况下，我返回了一个&LargeStruct。如果我修改对象构造以获取其指针：

    &LargeStruct {

那么它也不起作用：构造的对象的生命周期太短，所以我无法从函数中返回它。

如果我尝试在堆上构建对象：

    ~LargeStruct {

我现在有另一个编译错误：

if 和 else 有不兼容的类型：预期为 ~LargeStruct 但发现 &LargeStruct（应为 &-ptr，但找到 ~-ptr）

我尝试在函数签名中指定生命周期：

fn foo<'a>(object: &'a LargeStruct, y: f32) -> &'a LargeStruct {

但这无济于事：我不知道如何构建具有相同生命周期的新LargeStruct。

我这样调用这个函数：

fn main() {
    let object = LargeStruct{ 
        x: 1.0, 
        n: 2,
        // ...
    };

    let result = foo(&object, 2.0);
}

【问题讨论】：

标签： reference rust lifetime

【解决方案1】：

如果我理解正确，您的方法背后的意图是仅在某些条件下返回修改后的副本。在 Rust 中，这可以使用返回 Option<~LargeStruct> 类型的函数进行建模（甚至可能使用 Option<LargeStruct>，但我不确定在这种情况下编译器是否可以有效地移动大对象）。

fn foo(object: &LargeStruct, y: f32) -> Option<~LargeStruct> {
    if object.x < y {
        return Some(~LargeStruct {
            x: y,
            //n: object.n,
            // ...
        })
    }
    None
}

至于你的方法为什么不起作用：Rust 不允许你返回对一旦函数返回就会被释放的对象的引用。生命周期是一种表示对象必须至少与对它的引用一样长的方式。

【讨论】：

好的，但是通过这种方法，当条件不满足时，您会返回 None，而不是像我打算的那样返回原始参考。我希望它对调用站点是透明的，以便它使用函数的结果而不需要知道哪个分支被击中。无论如何，感谢您对参考的解释。
这可能是一个愚蠢的问题，但我不明白~LargeStruct 是什么。我用谷歌搜索了这个语法，但没有找到结果；我在操场上尝试了稳定版和夜间版，但编译器似乎不理解。这是什么意思？ OP问题中有一个提示，这将在堆上分配LargeStruct，但这不是`Box`的作用吗？

【解决方案2】：

问题的答案

用这种方式设计东西是不可能的，它完全透明；引用必须始终具有不超过其所有者范围的生命周期；因此不可能返回对范围不超过函数的对象的引用。

这可以通过将返回类型指定为对 LargeStruct 或 LargeStruct 的引用的枚举来解决，但这很笨拙：

pub struct LargeStruct {
    a: int,
}

pub enum LargeStructOrRef<'a> {
    LargeStructRef(&'a LargeStruct),
    LargeStruct(LargeStruct),
}

fn foo<'a>(object: &'a LargeStruct, y: f32) -> LargeStructOrRef<'a> {
    if object.x < y {
        LargeStruct(LargeStruct {
            x: y,
            n: object.n,
            // ...
        })
    } else {
        LargeStructRef(object)
    }
}

然后您需要在 LargeStruct 和 LargeStructRef 之间进行模式匹配——它不能对调用者透明。

另类设计

您可能可以用不同的方式设计它来解决这些困难。例如，您可以使foo 采用&mut LargeStruct 并修改结构，而不是在object.x < y 时创建新结构。（我认为这很可能是您真正想要的设计。）

【讨论】：