rust - 由于需求冲突，无法推断出 autoref 的适当生命周期

Question

我的代码中的某个特定函数存在生命周期问题。我正在按照教程尝试学习 Rust 和 SDL。该教程稍旧一些，SDL 库自编写以来发生了变化，因此我将继续学习，同时也将其调整为最新版本的 Rust-SDL。

生命周期问题在这个函数中:

pub fn ttf_str_sprite(&mut self, text: &str, font_path: &'static str, size: i32, color: Color) -> Option<Sprite> {
    if let Some(font) = self.cached_fonts.get(&(font_path, size)) {
        return font.render(text).blended(color).ok()
            .and_then(|surface| self.renderer.create_texture_from_surface(&surface).ok())
            .map(Sprite::new)
    }
    //::sdl2_ttf::Font::from_file(Path::new(font_path), size).ok()
    self.ttf_context.load_font(Path::new(font_path), size as u16).ok()
        .and_then(|font| {
            self.cached_fonts.insert((font_path, size), font);
            self.ttf_str_sprite(text, font_path, size, color)
    })
}

特别是行 self.ttf_context.load_font(Path::new(font_path), size as u16).ok()。上面的注释行是老SDL版本的字体加载方式。

error[E0495]: cannot infer an appropriate lifetime for autoref due to conflicting requirements
  --> src\phi/mod.rs:57:26
   |
57 |         self.ttf_context.load_font(Path::new(font_path), size as u16).ok()
   |                          ^^^^^^^^^
   |
help: consider using an explicit lifetime parameter as shown: fn ttf_str_sprite(&'window mut self, text: &str, font_path: &'static str,
              size: i32, color: Color) -> Option<Sprite>

该实现的结构对象如下所示:

pub struct Phi<'window> {
    pub events: Events,
    pub renderer: Renderer<'window>,
    pub ttf_context: Sdl2TtfContext,

    cached_fonts: HashMap<(&'static str, i32), ::sdl2_ttf::Font<'window>>
}

该方法尝试从 Phi 的 ttf_context 加载字体并将其加载到 hashmap 中。 Rust 编译器建议我在函数参数中为 self 添加生命周期，当我这样做时，会产生级联效应，为调用原始方法的每个方法添加生命周期，一直到 main() 并没有任何帮助。

由于我对 Rust 还是个新手，所以我不确定生命周期冲突在哪里或为什么会发生这种情况。作为一个猜测，我认为正在生成的 Font 对象应该在该方法结束时消失，而是被加载到 hashmap 中，其生命周期为 'window 和这两个冲突。不过，我对 Rust 的了解还不够多，无法解决这个问题，或者这是否正确。

Answer 1

这是一个重现问题的小例子:

struct FontLoader(String);
struct Font<'a>(&'a str);

impl FontLoader {
    fn load(&self) -> Font {
        Font(&self.0)
    }
}

struct Window;

struct Phi<'window> {
    window: &'window Window,
    loader: FontLoader,
    font: Option<Font<'window>>,
}

impl<'window> Phi<'window> {
    fn do_the_thing(&mut self) {
        let font = self.loader.load();
        self.font = Some(font);
    }
}

fn main() {}

error[E0495]: cannot infer an appropriate lifetime for autoref due to conflicting requirements
  --> src/main.rs:20:32
   |
20 |         let font = self.loader.load();
   |                                ^^^^
   |
note: first, the lifetime cannot outlive the anonymous lifetime #1 defined on the method body at 19:5...
  --> src/main.rs:19:5
   |
19 |     fn do_the_thing(&mut self) {
   |     ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
note: ...so that reference does not outlive borrowed content
  --> src/main.rs:20:20
   |
20 |         let font = self.loader.load();
   |                    ^^^^^^^^^^^
note: but, the lifetime must be valid for the lifetime `'window` as defined on the impl at 18:6...
  --> src/main.rs:18:6
   |
18 | impl<'window> Phi<'window> {
   |      ^^^^^^^
note: ...so that the expression is assignable
  --> src/main.rs:21:21
   |
21 |         self.font = Some(font);
   |                     ^^^^^^^^^^
   = note: expected `Option<Font<'window>>`
              found `Option<Font<'_>>`

问题确实是你构建了一个不可能的案例。具体来说，代码说明了以下几点:

1. Phi 将包含对 Window 的引用。该引用值在整个生命周期内都存在 'window。

2. Phi 将包含一个 Font，其中包含一个引用。该引用值在整个生命周期内都存在 'window。

3. FontLoader 返回一个 Font，其中包含对具有加载程序 生命周期的值的引用。这是由于生命周期推断，展开后如下所示:

   impl FontLoader {
       fn load<'a>(&'a self) -> Font<'a> {
           Font(&self.0)
       }
   }
   

   我强烈建议将 #![deny(rust_2018_idioms)] 添加到你的 crate 中，这将禁止这种特定类型的生命周期推断。

然后代码尝试从 Phi 中的 FontLoader 加载一个 Font，没有 lifetime 'window 并将 Font 存储到 Phi 中。 FontLoader(因此 Font)生命周期不够长，因此无法存储在 Phi 中。

编译器正确地防止了不正确的代码。

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您的下一次尝试可能是引入第二生命:

struct Phi<'window, 'font> {
    window: &'window Window,
    loader: FontLoader,
    font: Option<Font<'font>>,
}

impl<'window, 'font> Phi<'window, 'font> {
    fn do_the_thing(&'font mut self) {
        let font = self.loader.load();
        self.font = Some(font);
    }
}

这实际上会编译，但可能不会执行您想要的操作。参见 Why can't I store a value and a reference to that value in the same struct?了解更多信息。

更有可能的是，您想引用字体加载器:

struct Phi<'a> {
    window: &'a Window,
    loader: &'a FontLoader,
    font: Option<Font<'a>>,
}

impl<'a> Phi<'a> {
    fn do_the_thing(&mut self) {
        let font = self.loader.load();
        self.font = Some(font);
    }
}

在这里，我重命名了生命周期，因为它不再严格用于窗口。