rust - Rust生命周期子类型不适用于Cell

Question

给定类型为Vec<&'static str>的值，我可以自由地将其转换为Vec<&'r str>，因为'r是'static的子区域。这似乎适用于大多数类型，例如Vec，pairs等。但是，它不适用于Cell或RefCell之类的类型。具体来说，down_vec会编译，但是down_cell不会:

use std::cell::Cell;

fn down_vec<'p, 'r>(x: &'p Vec<&'static str>) -> &'p Vec<&'r str> {
    x
}


fn down_cell<'p, 'r>(x: &'p Cell<&'static str>) -> &'p Cell<&'r str> {
    x
}

给出错误:

error[E0308]: mismatched types
 --> src/lib.rs:9:5
  |
9 |     x
  |     ^ lifetime mismatch
  |
  = note: expected reference `&'p std::cell::Cell<&'r str>`
             found reference `&'p std::cell::Cell<&'static str>`
note: the lifetime `'r` as defined on the function body at 8:18...
 --> src/lib.rs:8:18
  |
8 | fn down_cell<'p, 'r>(x: &'p Cell<&'static str>) -> &'p Cell<&'r str> {
  |                  ^^
  = note: ...does not necessarily outlive the static lifetime

为什么这对于 Cell不起作用？编译器如何跟踪它不起作用？是否有其他方法可以使其正常工作？

Answer 1

Cell和RefCell不同，因为它们允许通过共享引用对内部值进行突变。

要了解为什么这很重要，我们可以编写一个函数，使用down_cell泄漏对释放内存的引用:

fn oops() -> &'static str {
    let cell = Cell::new("this string doesn't matter");
    let local = String::from("this string is local to oops");
    let broken = down_cell(&cell);  // use our broken function to rescope the Cell
    broken.set(&local);             // use the rescoped Cell to mutate `cell`
    cell.into_inner()               // return a reference to `local`
}                                   // uh-oh! `local` is dropped here

oops不包含 unsafe块，但可以编译，因此为了防止访问释放的内存，编译器必须拒绝 down_cell。

之所以在类型级别进行解释，是因为 Cell<T>和 RefCell<T>包含 UnsafeCell<T>，这使它们在 T中不变，而 Box<T>和 Vec<T>在 T中是协变的。
Vec， Box和其他类似容器的结构之所以可以协变的原因是因为这些容器需要 &mut访问权才能对其内容进行变异，而 &mut T本身在 T中是不变的。您无法使用 oops编写类似于 down_vec的函数-编译器不允许这样做。

引用

Rustonomicon的Subtyping and Variance章

How does the Rust compiler know `Cell` has internal mutability?

Why does linking lifetimes matter only with mutable references?