对泛型使用更高级别的特征边界

Question

我偶然发现了一个有趣的边缘情况：使用排名较高的生命周期边界来接受返回通用参数的闭包，例如for<'a> FnOnce(&'a T) -> R: MyTrait. 没有办法指定R最多能活多久'a. 也许最好用一个例子来解释。

让我们定义一个简单的类似引用的类型来包装一个值：

struct Source;

struct Ref<'a> {
    source: &'a Source,
    value: i32,
}

为方便起见，让我们添加一个辅助构造函数。在这里，我将使用显式生命周期来使借用不言自明：

impl Source {
    fn new_ref<'a>(&'a self, value: i32) -> Ref<'a> {
        Ref { source: self, value }
    }
}

这是一个非常奇特的整数复制例程的实现，它使用 HRTB 并在我们的Ref: 上有一个闭包：

fn call_1<F>(callback: F) -> i32
where
    for<'a> F: FnOnce(&'a Source) -> Ref<'a>,
{
    let source = Source;
    callback(&source).value
}

fn fancy_copy_1(value: i32) -> i32 {
    call_1(|s| s.new_ref(value))
}

这很好，并且按预期工作。我们知道它的Ref寿命不会超过Source并且编译器也能够接收它。现在让我们创建一个简单的 trait 并实现它以供我们参考：

trait MyTrait {
    fn value(&self) -> i32;
}

impl<'a> MyTrait for Ref<'a> {
    fn value(&self) -> i32 {
        self.value
    }
}

并修改我们的整数复制例程以返回实现该特征的泛型类型，而不仅仅是返回Ref：

fn call_2<R, F>(callback: F) -> i32
where
    for<'a> F: FnOnce(&'a Source) -> R,
    R: MyTrait,
{
    let source = Source;
    callback(&source).value()
}

fn fancy_copy_2(value: i32) -> i32 {
    call_2(|s| s.new_ref(value))
}

突然我收到一个错误：cannot infer an appropriate lifetime for autoref due to conflicting requirements。为方便起见，Rust 游乐场链接。从某些角度来看，这实际上是有道理的：与Ref<'a>第一个示例中的不同，我从未说过R必须最多生存'a. 很可能活得更久，因此可以访问释放的内存。所以我需要用它自己的生命周期来注释它。但是没有地方可以做！第一直觉是将生命置于界限内：

where
    for<'a> F: FnOnce(&'a Source) -> R,
    R: MyTrait + 'a,

这当然是不正确的，因为'a只为第一个边界定义。

这就是我感到困惑的地方，开始搜索，但从未发现任何将 HRTB 和泛型类型结合在一起的东西。也许更有经验的 Rust 人有什么建议？

更新 1。

当我进一步思考这个问题时，我记得我可以使用impl Trait语法。这看起来像是我的问题的解决方案：

fn call_3<F>(callback: F) -> i32
where
     F: for<'a> FnOnce(&'a Source) -> (impl MyTrait + 'a),
{
    let source = Source;
    callback(&source).value()
}

fn fancy_copy_3(value: i32) -> i32 {
    call_3(|s| Box::new(s.new_ref(value)))
}

但是，这不起作用，因为impl MyTrait出于某种原因（可能是暂时的）在这个地方是不允许的。但这让我想到了dyn Trait语法，这确实有效！

fn call_4<F>(callback: F) -> i32
where
     F: for<'a> FnOnce(&'a Source) -> Box<dyn MyTrait + 'a>,
{
    let source = Source;
    let value = callback(&source); // note how a temporary is required
    value.value()
}

fn fancy_copy_4(value: i32) -> i32 {
    call_4(|s| Box::new(s.new_ref(value)))
}

这是我的解决方案：使用 dyn Trait语法，可以放置+ 'a! 不幸的是，这个解决方案对我来说仍然不太好用，因为它需要特性上的对象安全性，并且增加了分配盒装值的开销。但至少它是一些东西。