rust - 引用参数化函数的结构的生命周期错误

Question

如果我编写下面的代码，我会得到错误[E0309]:参数类型“T”可能不够长。

struct Function<T> {
    f: fn() -> T,
}

struct FunctionRef<'f, T> {
    f: &'f Function<T>,
}

这修复了错误:

struct FunctionRef<'f, T: 'f> {
    f: &'f Function<T>,
}

但是，据我所知，T 不受生命周期 'f 的约束。事实上，T 是在运行类型为fn () -> T 的函数时创建的新对象。

我哪里遗漏了什么？

Answer 1

简短回答:您需要 T: 'f 因为 T 可能包含包含引用的字段并且 fn() -> T 是协变的在 T 上。

简化事情可能有助于理解...

暂时将 fn() -> T 替换为 T，因为对我来说，解释它在生命周期中发生的事情更简单。请参阅下面的说明，为什么使用此替换不会更改与生命周期相关的错误。

struct Function<T> {
    f: T,
}

struct FunctionRef<'f, T> {
    f: &'f Function<T>,
}

这会导致相同的错误[E0309]:参数类型“T”可能生命周期不够长错误。

FunctionRef 实例不能比它在 f 字段中持有的引用长:在尖括号内声明一个通用生命周期参数 'f 然后使用 'f 作为注解在结构体内。另见 book .

但是 FunctionRef::f 依赖于类型参数 T。显式约束 T: 'f 保证 T 实例不会超过 T 和 FunctionRef 持有的引用不会超过 FunctionRef::f。

如果用特定的 Foo 类型替换通用的 T 有助于理解:

struct Foo<'a> {
    n: &'a i32,
}

struct FunctionRef<'f, 'a: 'f> {
    f: &'f Foo<'a>,
}

您需要限制生命周期 'a 的有效期至少与 'f 生命周期一样长，否则将违反内存安全规则。

注意事项

我考虑过 f: T 等同于 f: fn() -> T 的情况，因为这种类型构造函数在 T 上是协变的.

要理解 fn() -> T 在 T 上是协变的，考虑这个结构:

struct Foo<'a> {
    v: &'a i32
}

在这种情况下，为 v 分配一个生命周期“大于”'a 的值是安全的，例如:

let ref_value: &'static i32 =  &100;
let foo = Foo { v: ref_value};

现在同样适用于以下结构:

struct Function<'a> {
    f: fn() -> &'a i32
}

字段 f 需要一个返回 &i32 的函数，该函数比 'a 还长。

在这种情况下，传递一个返回具有“更大”生命周期的 &i32 的函数是安全的，例如:

fn my_f() -> &'static i32 {
    &100
}

fn main() {
    let foo = Function { f: my_f};
}

这背后有相当多的类型理论，see the nomicom以获得详细的解释。