Rust寿命:这两种类型声明有不同的生存期

yqkkidmi  于 2023-05-17  发布在  其他
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我在Rust中学习字符串。我想实现函数来计算字符串列表中的长公共前缀。
我的准则

impl Solution {
    pub fn get_common_prefix(s1: &String, s2: &String) -> String {
        let mut idx: usize = 0;
        if s1.len() > s2.len() {
            std::mem::swap(&mut s1, &mut s2);
        }
        
        while idx < s1.len() && s1.chars().nth(idx) == s2.chars().nth(idx) {
            idx += 1;    
        }
        return s1[0..idx].to_string();
        
        
    }
    pub fn longest_common_prefix(mut strs: Vec<String>) -> String {
        strs.sort();
        let mut longest_pref = strs[0];
        for i in 0..strs.len() {
            longest_pref = Self::get_common_prefix(&longest_pref, &strs[i]);
        }
        return longest_pref;
    }
}

我有一个错误。你能帮我修一下吗?

Line 5, Char 37: lifetime mismatch (solution.rs)
  |
2 |     pub fn get_common_prefix(s1: &String, s2: &String) -> String {
  |                                  -------      ------- these two types are declared with different lifetimes...
...
5 |             std::mem::swap(&mut s1, &mut s2);
  |                                     ^^^^^^^ ...but data from `s2` flows into `s1` here

我在这里阅读了关于生命周期的文章https://doc.rust-lang.org/rust-by-example/scope/lifetime.html,但没有成功

ffscu2ro

ffscu2ro1#

如果您尝试显式显示隐式生存期,您将获得get_common_prefix的以下签名:

fn get_common_prefix<'a, 'b>(s1: &'a String, s2: &'b String) -> String { 
    ...
}

特别是,你不能交换这两个值,因为两个借款的持续时间都没有对方长。相反,你可以

fn get_common_prefix<'a>(s1: &'a String, s2: &'a String) -> String { 
    ...
}

这样做可以解决问题,但也会抛出许多其他错误,因为您的代码中还有其他问题。让我们一个一个地看。
首先,它现在会抱怨std::mem::swap(&mut s1, &mut s2);是非法的,因为

error[E0596]: cannot borrow `s1` as mutable, as it is not declared as mutable
 --> src/main.rs:4:24
  |
4 |         std::mem::swap(&mut s1, &mut s2);
  |                        ^^^^^^^ cannot borrow as mutable
  |
help: consider changing this to be mutable
  |
1 | pub fn get_common_prefix<'a>(mut s1: &'a String, s2: &'a String) -> String {
  |                              +++

error[E0596]: cannot borrow `s2` as mutable, as it is not declared as mutable
 --> src/main.rs:4:33
  |
4 |         std::mem::swap(&mut s1, &mut s2);
  |                                 ^^^^^^^ cannot borrow as mutable
  |
help: consider changing this to be mutable
  |
1 | pub fn get_common_prefix<'a>(s1: &'a String, mut s2: &'a String) -> String {
  |                                              +++

然而,Rust非常好,它告诉你在这种情况下该怎么做,将s1s2都声明为可变的:

fn get_common_prefix<'a>(mut s1: &'a String, mut s2: &'a String) -> String { 
    ...
}

函数get_common_prefix现在是正确的,但是在longest_common_prefix中仍然有一个错误:

error[E0507]: cannot move out of index of `Vec<String>`
  --> src/main.rs:16:28
   |
16 |     let mut longest_pref = strs[0];
   |                            ^^^^^^^ move occurs because value has type `String`, which does not implement the `Copy` trait
   |
help: consider borrowing here
   |
16 |     let mut longest_pref = &strs[0];
   |                            +

问题是,您从strs中获取strs[0],但没有删除它,这是非法的,因为第一个字符串现在将被拥有两次(一次由longest_pref拥有,一次由strs拥有)。
一种解决方案是实际使用strs[0],其中swap_remove(这在从向量中删除元素时非常有效,假设我们不关心元素的顺序):

pub fn longest_common_prefix(mut strs: Vec<String>) -> String {
    strs.sort();
    let mut longest_pref = strs.swap_remove(0);
    for i in 1..strs.len() {
        longest_pref = get_common_prefix(&longest_pref, &strs[i]);
    }
    return longest_pref;
}

这个可以但是。。这是非常低效的,有几个原因。首先,即使它不是一个可怕的性能损失,但在函数签名中包含&String几乎总是错误的,因为您只能使用它(实际上,Rust会为你做这件事,所以你可能没有意识到)是将Deref转换为&str,这基本上是相同的,少了一个间接(因为你可以看到String作为指向str的指针)。所以我们应该直接写出来

fn get_common_prefix<'a>(s1: &'a str, s2: &'a str) -> String { 
    ...
}

此外,返回String是没有意义的,因为它需要分配,当我们可以返回一个slice在该字符串上(因为我们取子字符串):

pub fn get_common_prefix<'a>(mut s1: &'a str, mut s2: &'a str) -> &'a str {
    let mut idx: usize = 0;
    if s1.len() > s2.len() {
        std::mem::swap(&mut s1, &mut s2);
    }
    
    while idx < s1.len() && s1.chars().nth(idx) == s2.chars().nth(idx) {
        idx += 1;    
    }
    return &s1[0..idx]
}
  • 请注意,我更改了返回类型和最后一行。*

现在,为了使其工作,我们还需要调整longest_common_prefix以使用字符串切片:

pub fn longest_common_prefix(mut strs: Vec<String>) -> String {
    strs.sort();
    let mut longest_pref: &str = &strs[0];
    for i in 1..strs.len() {
        longest_pref = get_common_prefix(&longest_pref, &strs[i]);
    }
    return longest_pref.to_string();
}

我们回到了strs的第一个元素,而不是 * 获取它。此外,我们只执行一次分配到String中,实际上我们必须返回String
还有一些其他的优化工作要做。首先,排序strs是无用的,它不会改变longest_common_prefix的结果,所以我们可以删除它

pub fn longest_common_prefix(strs: Vec<String>) -> String {
    let mut longest_pref: &str = &strs[0];
    for i in 1..strs.len() {
        longest_pref = get_common_prefix(&longest_pref, &strs[i]);
    }
    return longest_pref.to_string();
}

接下来,s1.chars().nth(i)非常慢(Θ(i))。一种更有效的方法是重用相同的迭代器(s1.chars()),并在每一步推进它,如下所示

for (c1, c2) in s1.chars().zip(s2.chars()) {
    if c1 != c2 {
        break;
    }
    idx += 1;    
}

.zip()不会从最长的字符串中取出任何剩余字符,因此我们实际上可以完全删除swap,得到

pub fn get_common_prefix<'a>(s1: &'a str, s2: &'a str) -> &'a str {
    let mut idx: usize = 0;
    for (c1, c2) in s1.chars().zip(s2.chars()) {
        if c1 != c2 {
            break;
        }
        idx += c1.len_utf8();    
    }
    return &s1[0..idx]
}

注意:如@SebastianRedi所示,idx不应该增加1,而应该增加c1.len_utf8(),因为在索引字符串时,索引是以字节表示的,而不是以字符表示的,并且某些字符的长度超过一个字节。

yc0p9oo0

yc0p9oo02#

作为对另一个答案的评论中的讨论的回应,下面是longest_common_prefix()的一个实现,它正确地使用了扩展的字素集群,并适用于字符串切片的任意迭代器:

use unicode_segmentation::UnicodeSegmentation;

pub fn longest_common_prefix<'a, I>(strings: I) -> &'a str
where
    I: IntoIterator<Item = &'a str>,
{
    let mut iters: Vec<_> = strings.into_iter().map(|s| s.graphemes(true)).collect();
    match iters.len() {
        0 => return "",
        1 => return iters[0].as_str(),
        _ => {}
    };
    let first = iters[0].as_str();
    let mut length = 0;
    loop {
        let Some(g) = iters[0].next() else { break; };
        if iters[1..].iter_mut().any(|iter| iter.next() != Some(g)) {
            break;
        }
        length += g.len();
    }
    &first[..length]
}

Unicode标准化仍然需要在此函数之外执行,例如就像这样:

use unicode_normalization::UnicodeNormalization;

let strings = ...; // the input strings
let normalized: Vec<String> = strings.iter().map(|s| s.nfc().collect()).collect();
let common_prefix = longest_common_prefix(normalized.iter().map(|s| s.as_str()));

上面的代码使用了这些依赖项:

unicode-segmentation = "1.10.1"
unicode-normalization = "0.1.22"

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