Rust生命周期、文件与IO

2025-04-17

Rust

1.3k words

Rust生命周期

终于讲到Rust最重要的机制之一了，生命周期机制

我们先复习一下垂悬引用

{
    let r;

    {
        let x = 5;
        r = &x;
    }

    println!("r: {}", r);
}

这一段代码是编译失败的，原因如下

我们可以看到有两个作用域

rust-lifetime1

a和b，但是其实生命周期也是类似的概念，r的生命周期中a的范围里，x的生命周期中b的范围内

r保存的x的引用，当x销毁之后，r的引用也就失效了，因此也就产生了垂悬引用

这里有一个案例

fn longer(s1: &str, s2: &str) -> &str {
    if s2.len() > s1.len() {
        s2
    } else {
        s1
    }
}

接收两个字符串引用，返回两个字符串引用中较长的一个

这段代码是不能通过编译的，因为返回值返回的引用可能会过期，例如这样调用

fn main() {
    let r;
    {
        let s1 = "rust";
        let s2 = "ecmascript";
        r = longer(s1, s2);
    }
    println!("{} is longer", r);
}

r最后接收的是s2的引用，但是等到我们使用r的时候，s2已经释放了，Rust是会消除一切可能导致危险的情况

生命周期注释

生命周期注释是描述引用生命周期的方法，相当于是给生命周期做一个标记

虽然这样并不能改变引用的生命周期，但是可以在合适的地方声明两个引用的生命周期一致

例如说

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&i32        // 常规引用
&'a i32     // 含有生命周期注释的引用
&'a mut i32 // 可变型含有生命周期注释的引用

然后我们就可以用生命周期注释来改造这个函数

fn longer<'a>(s1: &'a str, s2: &'a str) -> &'a str {
    if s2.len() > s1.len() {
        s2
    } else {
        s1
    }
}

调用的时候就可以正常调用了

fn main() {
    let r;
    {
        let s1 = "rust";
        let s2 = "ecmascript";
        r = longer(s1, s2);
        println!("{} is longer", r);
    }
}

结构体如何使用字符串

之前的样例中，我们使用字符串都是使用的String类型，而不是str类型，主要就是考虑到生命周期的问题

那如果我们需要使用str，就需要设定生命周期

1
2
3

struct Str<'a> {
        content: &'a str
    }

这里定义了一个Str结构体，包含一个str类型的字符串，生命周期和结构体生命周期相同

然后使用是这样的

fn main() {
    let s = Str {
        content: "string_slice"
    };
    println!("s.content = {}", s.content);
}

这里都是没有问题的

那如果我们要给这个结构体赋予一个方法

impl<'a> Str<'a> {
    fn get_content(&self) -> &str {
        self.content
    }
}

这里的返回值类型没有写生命周期注释，加不加都可以的，现在已经可以自动判断生命周期了

静态生命周期

生命周期还有一个注释，'static，所有使用双引号包括的字符串都是`&’static str

表示生命周期从程序的开始一直到程序的结束

Rust文件与IO

接收命令行参数

我们在学C/C++的时候是通过main函数接收参数的，一个字符串数组

但是Rust的main函数是一个午餐的函数，环境的参数是直接通过std::env直接取出来的

例如

fn main() {
    let args = std::env::args();
    println!("{:?}", args);
}

这个打印出来的第一个参数是当前运行的目录，而后续的参数可能是环境变量或者是命令行参数

命令行输入

我们可以直接使用std::io这个模块来调用输入

use std::io::stdin;

fn main() {
let mut str_buf = String::new();

    stdin().read_line(&mut str_buf)
        .expect("Failed to read line.");

    println!("Your input line is \n{}", str_buf);
}

read_line可以直接读取一行信息到缓冲区，返回值是Result枚举，用于传递读取中的错误，可以用expect或者unwrap方法来处理错误

Rust中还没有提供直接从命令行读取数字或者格式化数据的方法，主要还是读取一行字符串，然后再用字符串识别函数处理数据

文件读取

这个就是用std::fs模块即可

例如

use std::fs;

fn main() {
    let text = fs::read_to_string("~\text.txt").unwrap();
    println!("{}", text);
}

如果要读取二进制文件，则直接使用模块中的read函数即可

如果是需要读取大型文件，则可能需要流式处理的方式

例如说

use std::io::prelude::*;
use std::fs;

fn main() {
    let mut buffer = [0u8; 5];
    let mut file = fs::File::open("~\text.txt").unwrap();
    file.read(&mut buffer).unwrap();
    println!("{:?}", buffer);
    file.read(&mut buffer).unwrap();
    println!("{:?}", buffer);
}

File是描述文件的一个类，打开文件之后，就可以获取一个文件对象

然后可以通过对象的read方法读取字节到缓冲区，读取的字节数等于缓冲区的长度

文件写入

文件写入也分为一次写入和流式写入，流写入有打开方式，可以设置create和append

一次写入很简单

use std::fs;

fn main() {
    fs::write("～\text.txt", "FROM RUST PROGRAM")
        .unwrap();
}

流写入create需要调用对应的方法

use std::io::prelude::*;
use std::fs::File;

fn main() {
    let mut file = File::create("～\text.txt").unwrap();
    file.write(b"FROM RUST PROGRAM").unwrap();
}

写入的话就需要设置为mut

append就需要OpenOptions来设置

use std::io::prelude::*;
use std::fs::OpenOptions;

fn main() -> std::io::Result<()> {
    
    let mut file = OpenOptions::new()
            .append(true).open("~\text.txt")?;

    file.write(b" APPEND WORD")?;

    Ok(())
}

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