Краткий ответ

Статическая переменная существует всё время работы программы, поэтому любая ссылка, сохранённая в ней, должна оставаться действительной не меньше этого срока. Rust проверяет это как требование времени жизни: ссылка в static должна иметь время жизни 'static.

Аннотация не продлевает жизнь объекта. Она лишь требует, чтобы объект уже был способен безопасно существовать до конца программы; локальную переменную нельзя сохранить в static, потому что её срок заканчивается при выходе из области видимости.

Исторический контекст

Подход Rust возник как способ обеспечить безопасность работы с памятью без сборщика мусора. Для этого компилятор должен заранее доказать, что каждая ссылка не переживает значение, на которое она указывает.

Статические данные представляют особый случай: их время жизни связано не с блоком или вызовом функции, а со всей программой. Поэтому для них нужен compile-time-контракт, гарантирующий отсутствие висячей ссылки после завершения локальной области видимости.

Постановка проблемы

Представим, что статическая переменная хранит ссылку на локальную строку. Пока функция выполняется, ссылка может быть корректной, но после выхода из функции строка уничтожается. Если затем обратиться к статической переменной, она содержала бы адрес уже недействительного объекта.

Неверное решение нельзя исправить аннотацией 'static: аннотация не перемещает значение в статическую память, не запрещает его уничтожение и не изменяет фактическую длительность жизни объекта. Она только формулирует требование к допустимому заимствованию.

Подробное решение

Статическая переменная живёт от начала инициализации программы до её завершения. Поэтому ссылка, являющаяся её значением, должна указывать на данные с таким же или более длинным временем жизни. В модели Rust это выражается требованием 'static.

Например, строковый литерал хранится в сегменте программы и доступен на протяжении всей работы процесса:

static GREETING: &str = "hello";

fn get_greeting() -> &'static str {
    GREETING
}

fn main() {
    println!("{}", get_greeting());
}

Здесь ссылка безопасна: данные строкового литерала не уничтожаются при выходе из функции. Напротив, ссылка на локальный String не может стать значением static, поскольку сам String будет уничтожен при завершении соответствующей области видимости.

Важно различать срок жизни ссылки и срок жизни объекта. Ссылка с типом, совместимым с 'static, может использоваться всю программу, но это не означает, что любая ссылка автоматически становится такой. Проверяется именно фактический источник данных и его способность пережить требуемый срок.

Если данные создаются во время выполнения, обычно сохраняют не заимствование локального объекта, а владеющее значение в специально предназначенной глобальной структуре с безопасной инициализацией и синхронизацией. Другой вариант — вернуть владельцу значение или передать его в структуру, чья область жизни явно охватывает нужное использование.

Требование 'static также не означает, что ссылка обязательно указывает на физический адрес, известный при компиляции. Например, намеренно «утечь» из памяти можно только ценой отказа от автоматического освобождения этого объекта; это отдельное решение с постоянным расходом памяти, а не продление жизни обычной локальной переменной.

Ситуация из практики

Сервис хочет один раз создать конфигурацию во время запуска и сделать её доступной обработчикам запросов. Рассматривать локальную конфигурацию как источник глобальной ссылки нельзя: после выхода из функции инициализации её владелец мог бы быть уничтожен.

Возможны два подхода:

хранить конфигурацию во владеющей глобальной структуре с контролируемой инициализацией и синхронизацией; плюс — память и владение управляются явно, минус — требуется корректно решить потокобезопасный доступ;
намеренно получить ссылку 'static через утечку памяти; плюс — простой долгоживущий доступ, минус — память не освобождается до завершения процесса, поэтому подход оправдан только для небольшого числа действительно постоянных данных.

Практически выбирают первый вариант для динамической конфигурации. Если данные неизменяемы и известны заранее, используют статические данные вроде строковых литералов или иных значений, безопасных для хранения на весь срок работы программы.

Что кандидаты часто упускают

Вопрос: Означает ли 'static у ссылки, что данные обязательно находятся в сегменте статической памяти?

Ответ: Нет. 'static описывает гарантированный срок жизни, а не конкретное физическое размещение. Строковый литерал обычно размещён в данных программы, но значение, намеренно оставленное в куче без освобождения, также может быть доступно всю программу. Следовательно, время жизни и способ размещения — разные свойства.
Вопрос: Может ли аннотация 'static превратить ссылку на локальный объект в безопасную глобальную ссылку?

Ответ: Нет. Аннотация задаёт ограничение, которому выражение должно соответствовать, но не меняет владение и не предотвращает уничтожение локального объекта. Ссылка на локальное значение будет отклонена, если контекст требует 'static; чтобы пройти проверку, нужно изменить владение или время жизни самого объекта, а не только записать другую аннотацию.
Вопрос: Почему передача значения в функцию с ограничением T: 'static не всегда означает создание статической ссылки?

Ответ: Ограничение T: 'static означает, что значение типа T не содержит ссылок, которые короче 'static. Владеющий тип вроде String обычно удовлетворяет этому условию, хотя конкретный объект String живёт только до выхода из своей области. Напротив, &String, указывающая на локальный объект, не удовлетворяет требованию, потому что сама ссылка содержит короткое заимствование.