📚 课程目录第4章函数、参数传递与返回值设计

4. 函数、参数传递与返回值设计

三种函数签名与所有权影响

本案例围绕一个“文本统计”小任务展开：统计字符串的字符数，并返回其中第一个单词的引用。通过三种签名对比值传递、引用传递和返回引用的差异，再用生命周期标注让返回引用通过编译。

值传递：fn take_owned(s: String) -> usize，调用后实参被 move，调用方不能再使用原变量。
引用传递：fn count_chars(s: &str) -> usize，只借用，调用后原变量仍可用。
返回引用：fn first_word(s: &str) -> &str，返回的引用与输入引用绑定同一生命周期，调用方需保证被引用数据存活。

完整可运行代码

下面代码把三种签名放在同一个程序中，并演示调用方在每种情况下的可用性。注意 first_word 的返回引用与输入引用共享生命周期 'a，这是编译器接受它的关键。

fn take_owned(s: String) -> usize {
    s.chars().count()
}

fn count_chars(s: &str) -> usize {
    s.chars().count()
}

fn first_word<'a>(s: &'a str) -> &'a str {
    match s.find(' ') {
        Some(i) => &s[..i],
        None => s,
    }
}

fn main() {
    // ① 值传递：s1 被 move
    let s1 = String::from("hello rust");
    let n1 = take_owned(s1);
    println!("take_owned 返回: {}", n1);
    // println!("{}", s1); // 取消注释会编译错误：value borrowed here after move

    // ② 引用传递：s2 仍可用
    let s2 = String::from("hello rust");
    let n2 = count_chars(&s2);
    println!("count_chars 返回: {}, s2 仍可用: {}", n2, s2);

    // ③ 返回引用：借用 s2，返回切片
    let w = first_word(&s2);
    println!("first_word 返回: {}", w);
    // s2 在 w 使用期间保持不可变借用，不能同时可变借用
}

生命周期标注为什么必要

当函数返回引用时，编译器无法自动判断返回的引用来自哪个输入参数。若签名写成 fn first_word(s: &str) -> &str，编译器会报 missing lifetime specifier。加上 <'a> 后，明确告诉编译器：返回的引用与输入 s 的生命周期相同，调用方必须保证 s 在返回引用使用期间一直存活。

常见错误：返回局部变量的引用。例如 fn bad() -> &str { let s = String::from("x"); &s } 会报 returns a value referencing data owned by the current function，因为 s 在函数结束时被释放。

签名选择速查

签名形式	所有权变化	调用方后续可用性	典型场景
`fn f(s: String)`	move 进函数	原变量失效	消费数据、转换后不再需要原值
`fn f(s: &str)`	只读借用	原变量仍可用	统计、校验、格式化
`fn f(s: &mut String)`	可变借用	借用结束后可用	原地修改、追加内容
`fn f<'a>(s: &'a str) -> &'a str`	借用并返回借用	原变量在返回引用使用期内被借用	切片、解析、零拷贝提取

验证方法：把 first_word 的 <'a> 去掉，观察编译器报错；再把 take_owned(s1) 后对 s1 的打印取消注释，观察 move 错误。两次报错分别对应“生命周期缺失”和“所有权已转移”，是本案例最直接的验证点。