rust - 将 Ref::map 与特征对象一起使用时无法推断生命周期

Question

我有一个结构 A具有盒装特征( Foo )，另一个结构 BoxedA它有一个 Rc<RefCell<A>>在里面。我正在尝试在 BoxedA 上创建一个方法返回对盒装特征的引用，但在映射 Ref<A> 时一直遇到生命周期问题至 Ref<Foo> .

这是我的代码:

use std::rc::Rc;
use std::cell::{RefCell, Ref};

trait Foo {

}

struct A {
    a: Box<Foo>
}

impl A {
    fn new(a: Box<Foo>) -> A {
        A { a: a }
    }

    fn a(&self) -> &Foo {
        &*self.a
    }
}

struct BoxedA {
    a: Rc<RefCell<A>>
}

impl BoxedA {
    fn new(a: Box<Foo>) -> BoxedA {
        BoxedA {
            a: Rc::new(RefCell::new(A::new(a)))
        }
    }

    fn a(&self) -> Ref<Foo> {
        Ref::map(self.a.borrow(), |a| a.a())
    }
}

impl Foo for i32 {

}

fn main() {
    let a = BoxedA::new(Box::new(3));

    let a_ref = a.a();
}

Rust Playground 链接:https://play.rust-lang.org/?gist=d0348ad9b06a152770f3877864b01531&version=stable&backtrace=0

我得到以下编译错误:

error[E0495]: cannot infer an appropriate lifetime for autoref due to      conflicting requirements
  --> <anon>:34:41
   |
34 |         Ref::map(self.a.borrow(), |a| a.a())
   |                                         ^
   |
note: first, the lifetime cannot outlive the anonymous lifetime #1 defined on the body at 34:38...
  --> <anon>:34:39
   |
34 |         Ref::map(self.a.borrow(), |a| a.a())
   |                                       ^^^^^
note: ...so that reference does not outlive borrowed content
  --> <anon>:34:39
   |
34 |         Ref::map(self.a.borrow(), |a| a.a())
   |                                       ^
note: but, the lifetime must be valid for the anonymous lifetime #1 defined on the body at 33:28...
  --> <anon>:33:29
   |
33 |       fn a(&self) -> Ref<Foo> {
   |  _____________________________^ starting here...
34 | |         Ref::map(self.a.borrow(), |a| a.a())
35 | |     }
   | |_____^ ...ending here
note: ...so that the declared lifetime parameter bounds are satisfied
  --> <anon>:34:9
   |
34 |         Ref::map(self.a.borrow(), |a| a.a())
   |         ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^

奇怪的是，如果我替换所有 Foo 代码编译与i32 .

Answer 1

问题出在这个签名上:

fn a(&self) -> &Foo { ... }

根据生命周期省略规则，这扩展为:

fn a<'b>(&'b self) -> &'b (Foo + 'b) { ... }

哇，那是什么+ 'b位？

Trait 对象有一个生命周期限制，指定对象中包含的引用的最短生命周期。如果该类型不包含任何引用，则该生命周期绑定(bind)将为 'static .

如果您在包含引用的类型上实现特征，例如一对引用:

impl<'a, 'b> Foo for (&'a u32, &'b u32) {}

那么你有一个 &Foo 类型的变量这恰好是对 (&'a u32, &'b u32) 的引用(要清楚，这是对一对引用的引用)，关于这两个 &u32 的生命周期信息在哪里？引用去？这就是 trait 对象上生命周期的用武之地。 &Foo 的完整扩展类型看起来像&'c (Foo + 'd) , 其中'd是'a中最短的一个和 'b (或者可能更短，多亏了协方差)。

还有许多其他地方您没有明确指定生命周期限制。所有期望函数返回类型的地方都默认为'static终生束缚。例如，Box<Foo> 就是这样。在struct A : 它实际上被解释为 Box<Foo + 'static> .

---

您的问题的简单解决方案是指定 A::a返回带有 'static 的特征对象生命周期限制:

fn a(&self) -> &(Foo + 'static) { ... }

这很有意义，因为我们返回一个指向 Box<Foo + 'static> 内部的指针!

BoxedA::a最终可能会给您带来类似的问题，因此您可能也想在解决这个问题的同时解决这个问题:

fn a(&self) -> Ref<Foo + 'static> { ... }

---

既然您已经了解了这些生命周期边界，您可能想考虑将 A 设为是否有意义和 BoxedA在该生命周期范围内通用，而不是强制执行 'static .如果您想最大化通用性，您的代码将如下所示:

struct A<'a> {
    a: Box<Foo + 'a>
}

impl<'a> A<'a> {
    fn new(a: Box<Foo + 'a>) -> A<'a> {
        A { a: a }
    }

    fn a(&self) -> &(Foo + 'a) {
        &*self.a
    }
}

struct BoxedA<'a> {
    a: Rc<RefCell<A<'a>>>
}

impl<'a> BoxedA<'a> {
    fn new(a: Box<Foo + 'a>) -> BoxedA<'a> {
        BoxedA {
            a: Rc::new(RefCell::new(A::new(a)))
        }
    }

    fn a(&self) -> Ref<Foo + 'a> {
        Ref::map(self.a.borrow(), |a| a.a())
    }
}

是否需要这种级别的通用性由您决定。