Rust 无法为返回引用的闭包推断适当的生命周期

非常有趣的问题！我理解这里的问题.让我来解释一下.

tl;dr: closures cannot return references to values captured by moving, because that would be a reference to 101. Such a reference cannot be returned because the 102 traits don't allow us to express that.这与streaming iterator problem基本相同，可以通过GATs(通用关联类型)进行修复.

手动实现

正如你可能知道的，当你写一个闭包时，编译器会为Fn个适当的特征生成一个 struct 和impl个块，所以闭包基本上是语法糖.让我们试着避免所有的糖分，手动创建你的类型.

您想要的是一个类型，它可以包含owns个其他类型，并且可以返回对该拥有类型的引用.你需要一个函数，它返回一个上述类型的装箱实例.

struct Baz<T>(T);

impl<T> Baz<T> {
    fn call(&self) -> &T {
        &self.0
    }
}

fn make_baz<T>(t: T) -> Box<Baz<T>> {
    Box::new(Baz(t))
}

这相当于你的盒装封口.让我们试着使用它:

let outside = {
    let s = "hi".to_string();
    let baz = make_baz(s);
    println!("{}", baz.call()); // works

    baz
};

println!("{}", outside.call()); // works too

这个很好用.字符串s被移动到Baz类型中，Baz实例被移动到Box中.s现在归baz所有，然后归outside所有.

当我们添加一个字符时，它会变得更有趣:

let outside = {
    let s = "hi".to_string();
    let baz = make_baz(&s);  // <-- NOW BORROWED!
    println!("{}", baz.call()); // works

    baz
};

println!("{}", outside.call()); // doesn't work!

现在我们不能让baz的生存期大于s的生存期，因为baz包含对s的引用，这将是一个悬空的引用，s的引用将在baz之前超出范围.

我想用这段代码说明的一点是:我们不需要在type Baz上注释任何生命周期来确保安全；Rust自己发现了这一点，并强制执行baz的生命周期 不超过s.这在下文中将非常重要.

为它写一个特征

到目前为止，我们只讨论了基本知识.让我们试着写一个像Fn这样的trait 来接近你最初的问题:

trait MyFn {
    type Output;
    fn call(&self) -> Self::Output;
}

在我们的trait中，没有函数参数，但在其他方面，它与the real Fn trait完全相同.

让我们实施它吧！

impl<T> MyFn for Baz<T> {
    type Output = ???;
    fn call(&self) -> Self::Output {
        &self.0
    }
}

现在我们有一个问题:我们写什么而不是???？天真的人会写&T...但我们需要一个生命周期参数来进行引用.我们从哪里弄到的？返回值的生命周期是多少？

让我们判断一下之前实现的功能:

impl<T> Baz<T> {
    fn call(&self) -> &T {
        &self.0
    }
}

所以这里我们也使用&T，不带生命周期 参数.但这只适用于终身省略.基本上，编译器会填充空格，因此fn call(&self) -> &T相当于:

fn call<'s>(&'s self) -> &'s T

啊哈，所以返回引用的生存期是self年！(更有经验的铁 rust 用户可能已经有了这种感觉……).

(作为旁注:为什么返回的引用不依赖于T本身的生存期？如果T引用了非'static的东西，那么这必须被考虑，对吗？是的，但它已经被考虑了！记住，Baz<T>的实例不能比T可能引用的东西活得更长.所以self的生存期已经比也许是T岁.因此，我们只需要专注于人生)

但我们如何在trait 暗示中表达这一点呢？结果是:we can't(尚未).在streaming iterators的上下文中经常提到这个问题，也就是说，迭代器返回的项的生存期绑定到self个生存期.不幸的是，在今天的铁 rust 中，这是不可能实现的；打字系统不够强大.

future 呢？

幸运的是，有一个RFC "Generic Associated Types"在不久前被合并了.该RFC扩展了Rust 类型系统，允许相关类型的性状具有通用性(超过其他类型和生命周期 ).

让我们来看看如何让你的例子(有点)与GATs一起工作(根据RFC；这些东西还不起作用)☹). 首先，我们必须改变trait 定义:

trait MyFn {
    type Output<'a>;   // <-- we added <'a> to make it generic
    fn call(&self) -> Self::Output;
}

代码中的函数签名没有更改，但请注意，终身省略开始生效！上述fn call(&self) -> Self::Output相当于:

fn call<'s>(&'s self) -> Self::Output<'s>

因此，关联类型的生存期绑定到self生存期.就像我们想要的！impl看起来像这样:

impl<T> MyFn for Baz<T> {
    type Output<'a> = &'a T;
    fn call(&self) -> Self::Output {
        &self.0
    }
}

要退回盒装MyFn，我们需要写下以下内容(根据this section of the RFC:

fn make_baz<T>(t: T) -> Box<for<'a> MyFn<Output<'a> = &'a T>> {
    Box::new(Baz(t))
}

如果我们想使用real Fntrait 呢？据我所知，即使有《服务贸易总协定》，我们也不能.我认为不可能改变现有的Fn特性，以向后兼容的方式使用GATs.因此，标准库很可能会保留不那么强大的特性.(旁注:如何以向后不兼容的方式发展标准库，以使用新的语言功能已经是I wondered about多次了；到目前为止，我还没有听说过这方面的任何真正计划；我希望Rust团队能想出一些办法……)

总结

您想要的并不是技术上不可能或不安全的(我们将其实现为一个简单的 struct ，并且可以正常工作).然而，不幸的是，现在不可能在Rust的类型系统中以闭包/Fn特征的形式表达你想要的.这和streaming iterators正在处理的问题是一样的.

通过计划的GAT功能，可以在类型系统中表达所有这些.然而，标准库需要以某种方式跟上，以使您的确切代码成为可能.