生命周期（ Lifetime ）
下面是一个资源借用的例子：
fn main() {
let a = 100_i32;
{
let x = &a;
} // x 作用域结束
println!("{}", x);
}
编译时，我们会看到一个严重的错误提示：
error: unresolved name
x.
错误的意思是“无法解析 x 标识符”，也就是找不到 x , 这是因为像很多编程语言一样，Rust中也存在作用域概念，当资源离开离开作用域后，资源的内存就会被释放回收，当借用/引用离开作用域后也会被销毁，所以 x 在离开自己的作用域后，无法在作用域之外访问。
上面的涉及到几个概念：
- Owner: 资源的所有者
a - Borrower: 资源的借用者
x - Scope: 作用域，资源被借用/引用的有效期
强调下，无论是资源的所有者还是资源的借用/引用，都存在在一个有效的存活时间或区间，这个时间区间称为生命周期， 也可以直接以Scope作用域去理解。
所以上例子代码中的生命周期/作用域图示如下：
{ a { x } * }
所有者 a: |________________________|
借用者 x: |____| x = &a
访问 x: | 失败：访问 x
可以看到，借用者 x 的生命周期是资源所有者 a 的生命周期的子集。但是 x 的生命周期在第一个 } 时结束并销毁，在接下来的 println! 中再次访问便会发生严重的错误。
我们来修正上面的例子：
fn main() {
let a = 100_i32;
{
let x = &a;
println!("{}", x);
} // x 作用域结束
}
这里我们仅仅把 println! 放到了中间的 {}, 这样就可以在 x的生命周期内正常的访问 x ，此时的Lifetime图示如下：
{ a { x * } }
所有者 a: |________________________|
借用者 x: |_________| x = &a
访问 x: | OK：访问 x
隐式Lifetime
我们经常会遇到参数或者返回值为引用类型的函数：
fn foo(x: &str) -> &str {
x
}
上面函数在实际应用中并没有太多用处，foo 函数仅仅接受一个 &str 类型的参数（x为对某个string类型资源Something的借用），并返回对资源Something的一个新的借用。
实际上，上面函数包含该了隐性的生命周期命名，这是由编译器自动推导的，相当于：
fn foo<'a>(x: &'a str) -> &'a str {
x
}
在这里，约束返回值的Lifetime必须大于或等于参数x的Lifetime。下面函数写法也是合法的：
fn foo<'a>(x: &'a str) -> &'a str {
"hello, world!"
}
为什么呢？这是因为字符串"hello, world!"的类型是&'static str，我们知道static类型的Lifetime是整个程序的运行周期，所以她比任意传入的参数的Lifetime'a都要长，即'static >= 'a满足。
在上例中Rust可以自动推导Lifetime，所以并不需要程序员显式指定Lifetime 'a 。
'a是什么呢？它是Lifetime的标识符，这里的a也可以用b、c、d、e、...，甚至可以用this_is_a_long_name等，当然实际编程中并不建议用这种冗长的标识符，这样会严重降低程序的可读性。foo后面的<'a>为Lifetime的声明，可以声明多个，如<'a, 'b>等等。
另外，除非编译器无法自动推导出Lifetime，否则不建议显式指定Lifetime标识符，会降低程序的可读性。
显式Lifetime
当输入参数为多个借用/引用时会发生什么呢？
fn foo(x: &str, y: &str) -> &str {
if true {
x
} else {
y
}
}
这时候再编译，就没那么幸运了：
error: missing lifetime specifier [E0106]
fn foo(x: &str, y: &str) -> &str {
^~~~
编译器告诉我们，需要我们显式指定Lifetime标识符，因为这个时候，编译器无法推导出返回值的Lifetime应该是比 x长，还是比y长。虽然我们在函数中中用了 if true 确认一定可以返回x，但是要知道，编译器是在编译时候检查，而不是运行时，所以编译期间会同时检查所有的输入参数和返回值。
修复后的代码如下：
fn foo<'a>(x: &'a str, y: &'a str) -> &'a str {
if true {
x
} else {
y
}
}
Lifetime推导
要推导Lifetime是否合法，先明确两点：
- 输出值（也称为返回值）依赖哪些输入值
- 输入值的Lifetime大于或等于输出值的Lifetime (准确来说：子集，而不是大于或等于)
Lifetime推导公式： 当输出值R依赖输入值X Y Z ...，当且仅当输出值的Lifetime为所有输入值的Lifetime交集的子集时，生命周期合法。
Lifetime(R) ⊆ ( Lifetime(X) ∩ Lifetime(Y) ∩ Lifetime(Z) ∩ Lifetime(...) )
对于例子1：
fn foo<'a>(x: &'a str, y: &'a str) -> &'a str {
if true {
x
} else {
y
}
}
因为返回值同时依赖输入参数x和y，所以
Lifetime(返回值) ⊆ ( Lifetime(x) ∩ Lifetime(y) )
即：
'a ⊆ ('a ∩ 'a) // 成立
定义多个Lifetime标识符
那我们继续看个更复杂的例子，定义多个Lifetime标识符：
fn foo<'a, 'b>(x: &'a str, y: &'b str) -> &'a str {
if true {
x
} else {
y
}
}
先看下编译，又报错了：
<anon>:5:3: 5:4 error: cannot infer an appropriate lifetime for automatic coercion due to conflicting requirements [E0495]
<anon>:5 y
^
<anon>:1:1: 7:2 help: consider using an explicit lifetime parameter as shown: fn foo<'a>(x: &'a str, y: &'a str) -> &'a str
<anon>:1 fn bar<'a, 'b>(x: &'a str, y: &'b str) -> &'a str {
<anon>:2 if true {
<anon>:3 x
<anon>:4 } else {
<anon>:5 y
<anon>:6 }
编译器说自己无法正确地推导返回值的Lifetime，读者可能会疑问，“我们不是已经指定返回值的Lifetime为'a了吗？"。
这儿我们同样可以通过生命周期推导公式推导：
因为返回值同时依赖x和y，所以
Lifetime(返回值) ⊆ ( Lifetime(x) ∩ Lifetime(y) )
即：
'a ⊆ ('a ∩ 'b) //不成立
很显然，上面我们根本没法保证成立。
所以，这种情况下，我们可以显式地告诉编译器'b比'a长（'a是'b的子集），只需要在定义Lifetime的时候, 在'b的后面加上: 'a, 意思是'b比'a长，'a是'b的子集:
fn foo<'a, 'b: 'a>(x: &'a str, y: &'b str) -> &'a str {
if true {
x
} else {
y
}
}
这里我们根据公式继续推导：
条件：Lifetime(x) ⊆ Lifetime(y)
推导：Lifetime(返回值) ⊆ ( Lifetime(x) ∩ Lifetime(y) )
即：
条件： 'a ⊆ 'b
推导：'a ⊆ ('a ∩ 'b) // 成立
上面是成立的，所以可以编译通过。
推导总结
通过上面的学习相信大家可以很轻松完成Lifetime的推导，总之，记住两点：
- 输出值依赖哪些输入值。
- 推导公式。
Lifetime in struct
上面我们更多讨论了函数中Lifetime的应用，在struct中Lifetime同样重要。
我们来定义一个Person结构体：
struct Person {
age: &u8,
}
编译时我们会得到一个error：
<anon>:2:8: 2:12 error: missing lifetime specifier [E0106]
<anon>:2 age: &str,
之所以会报错，这是因为Rust要确保Person的Lifetime不会比它的age借用长，不然会出现Dangling Pointer的严重内存问题。所以我们需要为age借用声明Lifetime：
struct Person<'a> {
age: &'a u8,
}
不需要对Person后面的<'a>感到疑惑，这里的'a并不是指Person这个struct的Lifetime，仅仅是一个泛型参数而已，struct可以有多个Lifetime参数用来约束不同的field，实际的Lifetime应该是所有fieldLifetime交集的子集。例如：
fn main() {
let x = 20_u8;
let stormgbs = Person {
age: &x,
};
}
这里，生命周期/Scope的示意图如下：
{ x stormgbs * }
所有者 x: |________________________|
所有者 stormgbs: |_______________| 'a
借用者 stormgbs.age: |_______________| stormgbs.age = &x
既然<'a>作为Person的泛型参数，所以在为Person实现方法时也需要加上<'a>，不然：
impl Person {
fn print_age(&self) {
println!("Person.age = {}", self.age);
}
}
报错：
<anon>:5:6: 5:12 error: wrong number of lifetime parameters: expected 1, found 0 [E0107]
<anon>:5 impl Person {
^~~~~~
正确的做法是：
impl<'a> Person<'a> {
fn print_age(&self) {
println!("Person.age = {}", self.age);
}
}
这样加上<'a>后就可以了。读者可能会疑问，为什么print_age中不需要加上'a？这是个好问题。因为print_age的输出参数为()，也就是可以不依赖任何输入参数, 所以编译器此时可以不必关心和推导Lifetime。即使是fn print_age(&self, other_age: &i32) {...}也可以编译通过。
如果Person的方法存在输出值（借用）呢？
impl<'a> Person<'a> {
fn get_age(&self) -> &u8 {
self.age
}
}
get_age方法的输出值依赖一个输入值&self，这种情况下，Rust编译器可以自动推导为：
impl<'a> Person<'a> {
fn get_age(&'a self) -> &'a u8 {
self.age
}
}
如果输出值（借用）依赖了多个输入值呢？
impl<'a, 'b> Person<'a> {
fn get_max_age(&'a self, p: &'a Person) -> &'a u8 {
if self.age > p.age {
self.age
} else {
p.age
}
}
}
类似之前的Lifetime推导章节，当返回值（借用）依赖多个输入值时，需显示声明Lifetime。和函数Lifetime同理。
其他
无论在函数还是在struct中，甚至在enum中，Lifetime理论知识都是一样的。希望大家可以慢慢体会和吸收，做到举一反三。
总结
Rust正是通过所有权、借用以及生命周期，以高效、安全的方式近乎完美地管理了内存。没有手动管理内存的负载和安全性，也没有GC造成的程序暂停问题。