11｜生命周期：表达返回引用来自哪里

目标：为返回输入片段的函数写出正确的生命周期关系，并识别不能返回局部引用的情况。

TextLab 的统计结果只有整数，不需要引用输入继续存活。但如果增加“显示最长的一行”，为了避免复制文本，我们可能想返回原输入的一段 &str。此时函数签名必须让编译器知道输出引用依赖哪个输入。

生命周期标注描述引用有效期之间的关系，不会延长对象寿命，也不会产生运行时计时器。单输入引用的常见函数可以省略标注；有多个输入引用，而且输出可能来自任意一个时，通常需要明确关系。'a 是生命周期参数名，可以换成其他名字。

在两个借来的片段之间选择

创建 examples/lifetimes.rs：

fn longer<'a>(left: &'a str, right: &'a str) -> &'a str {
    if left.len() >= right.len() {
        left
    } else {
        right
    }
}

fn main() {
    let left = String::from("rust");
    {
        let right = String::from("ownership");
        let chosen = longer(&left, &right);
        println!("chosen={chosen}");
    }
    println!("left={left}");
}

这里的“longer”按字节长度比较，刻意使用 ASCII，避免把 Unicode 统计单位混进借用实验。'a 表示两个输入都必须在输出被使用的那段期间有效；调用时可以把较长的有效期缩短到共同可用的范围，并不是要求两个原始变量同时创建、同时销毁。

运行前先预测：内层大括号结束后，哪些字符串仍被拥有？

cargo run --quiet --example lifetimes

预期输出：

chosen=ownership
left=rust

chosen 的使用发生在 right 被丢弃之前，所以有效。内层结束后 right 被丢弃，外层的 left 仍然存在。

有意让引用越过拥有者的边界

1. 在内层大括号之前声明 let chosen;。
2. 把内层的 let chosen = ... 改为 chosen = ...，并把打印 chosen 的语句移到内层大括号之后。
3. 运行 cargo check --example lifetimes，预期失败，通常提示 right does not live long enough（E0597）。
4. 恢复主示例。即使把 left 改得更长，签名仍允许返回 right，调用者必须遵守签名给出的关系。

独立练习：如果选择结果必须在两个输入销毁后仍然使用，把函数改成返回 String。只复制最终被选中的内容，不在比较之前克隆两个输入。

fn longer_owned(left: &str, right: &str) -> String {
    let chosen = if left.len() >= right.len() { left } else { right };
    chosen.to_owned()
}

fn main() {
    let chosen;
    {
        let left = String::from("rust");
        let right = String::from("ownership");
        chosen = longer_owned(&left, &right);
    }
    assert_eq!(chosen, "ownership");
    println!("chosen={chosen}");
}

如果想返回函数内 String 的引用，加任意 'a 都不能解决拥有者已经销毁的问题，应返回拥有值或借用调用者提供的数据。如果你想随手改成 &'static str，它要求引用可在整个程序运行期间有效，通常不能由运行时新建的局部字符串满足。先决定数据由谁保存，再写标注，顺序不能颠倒。

本课新增 examples/lifetimes.rs。下一课落地的 Report 只保存整数，主动避免让统计结果绑定输入的生命周期。

参考资料

• Rust Book：生命周期关系、消略与 static
• 标准库：ToOwned