1. 為什麼需要生命週期（Lifetime）
在 Rust 中，所有的引用（reference）都有明確的存活範圍，編譯器必須確保引用的值在使用期間不會被釋放。
生命週期（Lifetime）就是 Rust 用來追蹤引用有效時間的一套標記系統，這能防止懸垂指標（dangling reference）等記憶體錯誤。

2. 基本例子：懸垂參考錯誤

fn main() {
    let r;
    {
        let x = 5;
        r = &x; //  x 在這裡離開作用域
    }
    println!("{}", r); // 編譯錯誤：r 指向已被釋放的值
}

輸出（編譯錯誤）：

error[E0597]: `x` does not live long enough

Rust 編譯器會主動拒絕這種可能導致無效引用的程式。

3. 函數中的生命週期註記
如果一個函數回傳引用，Rust 需要知道輸入與輸出的生命週期之間的關係。

fn longest<'a>(s1: &'a str, s2: &'a str) -> &'a str {
    if s1.len() > s2.len() {
        s1
    } else {
        s2
    }
}

fn main() {
    let s1 = String::from("rust");
    let s2 = String::from("programming");
    let result = longest(&s1, &s2);
    println!("Longest: {}", result);
}

輸出：

Longest: programming

'a 是生命週期參數，用來告訴編譯器：回傳值的生命週期與參數中的最短者相同。

4. 結構體中的生命週期
若結構體中有引用欄位，也必須註明生命週期：

struct Book<'a> {
    title: &'a str,
}

fn main() {
    let name = String::from("Rust Book");
    let b = Book { title: &name };
    println!("Book title: {}", b.title);
}

輸出：

Book title: Rust Book

5. 靜態生命週期 'static
'static 代表資料在整個程式生命週期中都有效（例如字面字串常量）。

fn main() {
    let s: &'static str = "Hello, Rust!";
    println!("{}", s);
}

這是最長的生命週期，一般只在全域資料或常量中使用。

6. 學習心得與補充
今天學的生命週期讓我更理解為什麼 Rust 能在沒有垃圾回收的情況下仍保持記憶體安全。以前在 C++中，我常會不小心把指標指到已釋放的記憶體區塊，而 Rust 直接在編譯階段就阻止這種情況發生。雖然一開始看到 'a、'static 這些標註會有點抽象，但當我理解它其實只是保證引用活得夠久的規則時，一切就變得合理了。我覺得這個系統的設計很聰明，既能靜態檢查，又不影響執行效率。透過這次練習，我開始明白 Rust 的所有權、借用與生命週期三者是密不可分的核心。雖然這個主題需要時間消化，但也讓我看到 Rust 安全機制的底層邏輯。