迭代器通过引用返回项目，生命周期问题

Question

我有一个 lifetime 问题，我正在尝试实现一个通过引用返回其项目的迭代器，代码如下：

struct Foo {
   d: [u8; 42],
   pos: usize
}

impl<'a> Iterator<&'a u8> for Foo {
   fn next<'a>(&'a mut self) -> Option<&'a u8> {
      let r = self.d.get(self.pos);
      if r.is_some() {
         self.pos += 1;
      }
      r
   }
}

fn main() {
   let mut x = Foo {
      d: [1; 42],
      pos: 0
   };

   for i in x {
      println!("{}", i);
   }
}

但是这段代码没有正确编译，我得到一个与参数生命周期有关的问题，这里是相应的错误：

$ rustc test.rs
test.rs:8:5: 14:6 error: method `next` has an incompatible type for trait: expected concrete lifetime, but found bound lifetime parameter
test.rs:8     fn next<'a>(&'a mut self) -> Option<&'a u8> {
test.rs:9         let r = self.d.get(self.pos);
test.rs:10         if r.is_some() {
test.rs:11             self.pos += 1;
test.rs:12         }
test.rs:13         r
           ...
test.rs:8:49: 14:6 note: expected concrete lifetime is the lifetime 'a as defined on the block at 8:48
test.rs:8     fn next<'a>(&'a mut self) -> Option<&'a u8> {
test.rs:9         let r = self.d.get(self.pos);
test.rs:10         if r.is_some() {
test.rs:11             self.pos += 1;
test.rs:12         }
test.rs:13         r
           ...
error: aborting due to previous error

有人知道如何解决这个问题并仍然通过引用返回项目吗？

至少这条消息意味着什么：预期的具体生命周期，但找到绑定的生命周期参数？

Answer 1

注意使用的 Rust 版本： 在撰写本问答时，Iterator trait 使用了泛型；它已更改为使用关联类型，现在定义如下：

pub trait Iterator {
    type Item;

    fn next(&mut self) -> Option<Self::Item>;
    …
}

所以这里显示的不正确的实现是这样的：

impl<'a> Iterator for Foo {
    type Item = &'a u8;

    fn next<'a>(&'a mut self) -> Option<&'a u8>;
}

实际上，这不会产生任何影响；只不过@9​​87654325@变成了Self::Item。

Iterator trait 的定义如下：

pub trait Iterator<A> {
    fn next(&mut self) -> Option<A>;
    …
}

注意：fn next(&mut self) -> Option<A>。

这是你所拥有的：

impl<'a> Iterator<&'a u8> for Foo {
    fn next<'a>(&'a mut self) -> Option<&'a u8>;
}

注意：fn next<'a>(&'a mut self) -> Option<&'a u8>。

这里有几个问题：

1. 您引入了一个不应存在的新通用参数<'a>。为方便起见并强调这里发生的事情，我将在 impl 块 ρ₀ 上定义的 'a 和在方法 ρ₁ 上定义的 'a 命名。 它们不一样。

2. &mut self 的生命周期与 trait 的生命周期不同。

3. 返回类型的生命周期与特征不同：其中A 是&'ρ₀ u8，返回类型使用A &'ρ₁ u8 的位置。它期望具体的寿命 ρ₀，但发现了寿命 ρ₁。 （我不确定准确“绑定”位是什么意思，所以我会保持沉默，以免我错了。）

这相当于：你不能将你正在迭代的对象的生命周期连接到&mut self。相反，它必须绑定到您正在为其实现特征的类型中的某些东西。举个例子，通过创建一个连接到基本切片impl<'a, T> Iterator<&'a T> for Items<'a, T> 的新迭代器对象来对切片中的项目进行迭代。以另一种方式表达，迭代特征的设计方式不是，如果您正在生成引用，则返回 self 内的内容，而是返回您有引用的另一个对象内的内容。

对于您的具体的、可能很简单的示例，您应该停止产生引用，或者更改它以使您的迭代器对象不包含您正在迭代的数据——让它只包含一个 引用对它，例如&'a [T] 甚至像 Items<'a, T> 这样的东西。