虚幻数据PhantomData

实际上，结构体本身也是可以有生命周期的，例如:

struct Tmp<'a>{
    index: &'a u32
}

上述声明中，虽然index为一个引用，但是这样声明后，相当于告诉编译器，Tmp对象的生命周期会和index保持一致。当然这并不会刻意的错误延长某些场景的生命周期，例如:

let test1 = 2;
    {
        let tmp = Tmp::new(&test1);
    }

    println!("{:?}", test1);

虽然我们生命周期中提到了tmp和test1的长度一致，但是这也不代表在上面的情况下，作为结构体的tmp被销毁的时test1也将无法使用。这是比较常见的场景，然而在某些特定的场合想，可能并非结构体中的某个成员变量，而是结构体本身会和某个对象关联，这种情况比较少，但是也不是完全不存在。例如在这种代码模型下:

#[derive(Debug)]
pub struct Test1 {
    n1: u32
}
impl Test1 {

    pub fn new() -> Test1 {
        Test1 {n1:1}
    }

    pub fn set_n(&mut self, n:u32) {
        self.n1 = n;
    }
    pub fn get_test2(&self) -> Test2{
        Test2 {n1:2}
    }

}

此时Test2对象由Test1对象生成，这种模型常见于某些操作不安全数据的对象中，例如在会话对象中获取连接，抑或是从迭代器对象中获取数据，均可能出现这种写法。然而一般情况下，Rust是不允许直接声明一个结构体具有生命周期的，因为结构体的声明周期肯定需要关联到某个成员变量上，然而在上述模型中，显然是结构体生命周期与一些逻辑关联了。为了解决这种问题，Rust提出了一种叫做PhatomData(幽灵数据)的数据结构，该结构不占据结构体中的任意一个空间，但是却可以充当生命周期使用。例如:

pub struct Test2<'a> {
    n1: u32,
    _marker: PhantomData<&'a Test1>,
}

此时可以理解成，Test2将会和Test1上进行协变(covariant)。协变这个概念比较复杂，但是在这个例子中有一个更通俗的理解：无论Test2结构体的生命周期有多长，它都将会收缩至和Test1结构生命周期对齐。此时Test1中的声明需要改成

pub fn get_test2<'a>(&'a self) -> Test2<'a>{
        Test2 {n1:2, _marker:PhantomData}
    }

表明当前生命周期范围。如下的代码就是一个很好的例子

fn main()
{
    let test3;
    println!("start test3");
    {
        let test1 = Test1::new();
        let test2 = test1.get_test2();
        test3 = test2;
    }
    println!("test3 is {:?}", test3);
}

可以看到，test指向的是Test2对象，并且生命周期比test1要长。在未声明虚幻数据前，两个结构体之间没有关系，因此这段代码没有任何问题，然而在声明虚幻数据后，由于发生了协变，Test2对象（也就是test3）生命周期缩短至与test1一致，此时就会抛出错误:

error[E0597]: `test1` does not live long enough
   --> src/main.rs:213:21
    |
212 |         let test1 = Test1::new();
    |             ----- binding `test1` declared here
213 |         let test2 = test1.get_test2();
    |                     ^^^^^^^^^^^^^^^^^ borrowed value does not live long enough
214 |         test3 = test2;
215 |     }
    |     - `test1` dropped here while still borrowed
...
219 | }
    | - borrow might be used here, when `test3` is dropped and runs the `Drop` code for type `Test2`
    |
    = note: values in a scope are dropped in the opposite order they are defined