Rust - Resultの返すものの型にある&'staticがなんなのかわからない。

Question

fn get_value_good(v: bool) -> Result<usize,&'static str> {
    if v {
        Ok(100)
    } else {
        Err("error message")
    }
}

このRusultの<usize,&'staticv str>にある&'staticがなんのためにあるのかわかりません。
これはなんでしょうか？
<usize>じゃだめなのですか？

Answer 1

標準ライブラリーのResult<T, E>型はTとEという2つのジェネリックな型引数を持ちます。Result<usize, &'static str>なら、Tの実引数がusize型、Eの実引数が&'static str型になります。

&'static str型の&'staticが何なのかについてですが、まず&の部分について説明します。&は参照またはスライスで、&strならstr型の値を指す（不変の）スライスを意味します。strは文字列型の一種で、より正確にいうとUTF-8形式のバイト列を表します。strにはスライスを通さないとアクセスできないので、ほとんどの場合、その型を&str（UTF-8バイト列への不変スライス）または&mut str（UTF-8バイト列への可変スライス）のように表します。参照とスライスについては、以下の日本語ドキュメントで詳しく解説されています。

• 参照と借用
• スライス型 - 文字列スライス

次に'staticについて説明します。このように'で始まるものはライフタイム注釈です。これは参照やスライスに求めるライフタイム（生存期間）を指定するためのものです。

• ライフタイムで参照を検証する

ライフタイム注釈は、関数やメソッドの引数型や戻り値型に&が現れたときに必要になりますが、特定の条件を満たしたときは省略できます。

ご質問のコードはライフタイムが省略できる条件を満たしていません。試しにResult<usize, &'static str>をResult<usize, &str>に変更してコンパイルしようとすると、以下のエラーになります。（Rust 1.51.0）

error[E0106]: missing lifetime specifier  # ライフタイム指定子がありません
 --> src/main.rs:5:45
  |
5 | fn get_value_good(v: bool) -> Result<usize, &str> {
  |                                             ^ expected named lifetime parameter
  |
  = help: this function's return type contains a borrowed value with an elided lifetime, but the lifetime cannot be derived from the arguments
help: consider using the `'static` lifetime
  |
5 | fn get_value_good(v: bool) -> Result<usize, &'static str> {
  |                                             ^^^^^^^^

error: aborting due to previous error

For more information about this error, try `rustc --explain E0106`.

'staticライフタイムは特別なライフタイムで、&'staticと書くと、プログラムの実行時に（動的に作られるのではなく）静的に存在するデータを指すことを示します。&strなら文字列リテラル（例："error message"）が'staticライフタイムを持ちます。

引数の中に&がついた型がないときに、戻り値型を&にしたいときは、'staticな&しか返せません。なぜそうなのかを一言で説明するのは難しいのですが、日本語ドキュメントの「所有権とは？」のあたりをしっかり読むと、だんだん分かってくると思います。

ご質問のコードの引数型はboolで、これには&がついていません。そのため、戻り値型を&strにしたいときは&'static strにする必要があります。"error message"のような文字列リテラルは静的に存在するため'staticなライフタイムを持ち、戻り値型と型が合うのでコンパイルできます。