函数适用于推断的生命周期，但不适用于显式生命周期

Question

在这段代码中：

struct Obj<'a> {
    inside: &'a mut i32
}

fn take_and_return<'o>(obj: Obj<'o>) -> Obj<'o> {
    obj
}

fn run_me_1() {
    let mut v = 42;
    let s: Obj<'_> = Obj {
        inside: &mut v
    };
    take_and_return(s);
}

我想在run_me_1 中为s 引入命名生命周期。

我使用了 Rust Analyzer 的建议：

fn run_me_2<'a>() {
    let mut v = 42;
    let s: Obj<'a> = Obj {
        inside: &mut v
    };
    take_and_return(s);
}

然后我得到以下错误：

error[E0597]: `v` does not live long enough
  --> src/lib.rs:20:11
   |
17 | fn run_me_2<'a>() {
   |             -- lifetime `'a` defined here
18 |     let mut v = 42;
19 |     let s: Obj<'a> = Obj {
   |            ------- type annotation requires that `v` is borrowed for `'a`
20 |         inside: &mut v
   |                 ^^^^^^ borrowed value does not live long enough
...
23 | }
   | - `v` dropped here while still borrowed

我的理解是take_and_return拥有obj的所有权，所以obj必须永远存在，所以'o必须永远存在。这就解释了为什么run_me_2 无法编译。

我的问题是：

• 为什么run_me_1 编译？
• 推断者在run_me_1 中的'_ 中添加了什么？
• 如何修复run_me_2 以便编译？

Playground link to code

Answer 1

我的理解是 take_and_return 拥有obj 的所有权，所以obj 必须永远存在，所以'o 必须永远存在。

如果该值被拥有并且具有'static 的生命周期界限，则这种陈述是正确的，通常表示为T: 'static。 take_and_return 不需要 T: 'static，它采用与生命周期 'o 关联的具体类型，它不能超过该生命周期（因为它包含对该生命周期的引用）。

run_me_1 编译不是因为对象是静态的，而是因为变量v 明显超过了take_and_return 返回的值，该值立即被删除，而v 仍然存在。如果您修改了run_me_1，使得take_and_return() 返回的值实际上比v 的寿命长，它也将无法编译。例如：

fn run_me_1_modified() {
    let x;
    {
        let mut v = 42;
        let s: Obj<'_> = Obj { inside: &mut v };
        x = take_and_return(s);
    }
    println!("{:p}", x.inside);  // or use x in any other way
}

推断者在run_me_1 中的'_ 中添加了什么？

它设置了一个匿名生命周期，对应于v 所在的源部分。

run_me_2() 是另一种野兽。它基本上说，“我会让我的调用者选择它希望的任何生命周期，然后我将创建一个与 那个 生命周期相关联的Obj，之后我会将它传递给take_and_return()，获取具有相同生命周期的Obj，然后将其销毁。这是不对的，因为Obj { &mut v } 明确要求Obj 指定的生命周期是v 生命周期的子集。但我们是从技术上讲，允许我们的调用者选择obj 的生命周期，所以它还不如使用run_me_2<'static> 调用我们。

请注意，像fn run_me_2<'a>() { ... } 这样的声明没有太大意义，因为只有静态生命周期可以在不引用先前定义的值的情况下命名。通常，生命周期与现有值相关联。典型的例子是这样的：

fn search<'a, 'b>(haystack: &'a str, needle: &'b str) -> Option<&'a str>

...表示返回值将来自haystack，而不是来自needle。另一方面，fn run_me_2<'a>() 几乎没有用处，因为它不允许调用者根据它关心的值来选择有用的生命周期，而只是提供'static 作为唯一可能的名称。

如何修复 run_me_2 以便编译？

如果您坚持为Obj 设置一个named 生命周期，那么您需要引入一个函数来接收与该生命周期相关的值。例如，您可以将对变量的引用传递给内部函数：

fn run_me_2() {
    fn inner_fn<'a>(r: &'a mut i32) {
        let s: Obj<'a> = Obj {
            inside: r,
        };
        take_and_return(s);
    }
    let mut v = 42;
    inner_fn(&mut v);
}