如何为具有生命周期'a的结构实现具有'静态生命周期的特征？

Posted 2023-02-18

【中文标题】如何为具有生命周期\'a的结构实现具有\'静态生命周期的特征？

【英文标题】：How to implement a trait with 'static lifetime for a struct with lifetime 'a?如何为具有生命周期'a的结构实现具有'静态生命周期的特征？

【发布时间】：2019-08-05 00:32:03

【问题描述】：

我有一个trait Surface: 'static，我想为struct Obj<'a> 实现它。该特征需要为'static，因为我想将Surface 类型的对象存储在Vec<Box<Surface>> 中。

在第一步中我尝试了这个。

impl<'a> Surface for Obj<'a> 

由于'static 和'a 之间的生命周期不匹配，这将不起作用。换句话说：Surface 可以比Obj 寿命更长，因为Surface 是'static。 我改变了我的实现如下。

impl<'a> Surface for Obj<'a> where 'a: 'static 

据我正确理解文档，我正在做的是，'a 可以比'static 寿命长。我想要这个吗？

如果我转移Obj<'a> 的所有权，编译器会告诉我Obj 内部的可变引用将无法生存，并且仍然被借用。

这是一个简短的例子。

trait Surface: 'static 

struct Manager 
    storage: Vec<Box<Surface>>,


impl Manager 
    fn add(&mut self, surface: impl Surface) 
        self.storage.push(Box::new(surface));
    


struct SomeOtherStruct 

struct Obj<'a> 
    data: &'a mut SomeOtherStruct,


impl<'a> Obj<'a> 
    fn new(some_struct: &'a mut SomeOtherStruct) -> Self 
        Obj  data: some_struct 
    


impl<'a> Surface for Obj<'a> where 'a: 'static 

fn main() 
    let mut some_struct = SomeOtherStruct ;
    let mut manager = Manager 
        storage: Vec::new(),
    ;

    let obj = Obj::new(&mut some_struct);
    manager.add(obj);

(Playground)

error[E0597]: `some_struct` does not live long enough
  --> src/main.rs:33:24
   |
33 |     let obj = Obj::new(&mut some_struct);
   |               ---------^^^^^^^^^^^^^^^^-
   |               |        |
   |               |        borrowed value does not live long enough
   |               argument requires that `some_struct` is borrowed for `'static`
34 |     manager.add(obj);
35 | 
   | - `some_struct` dropped here while still borrowed

换句话说&mut some_struct 是生命周期'a 但需要'static。好的很清楚，因为some_struct 住在Obj<'a> 所以它不能是'static？

这就是我想要做的“Rust like”吗？我不知道如何让它工作。它真的与生命相混淆。我想我可以通过使用Rc<T> 来解决这个问题，但这会使事情变得更复杂。

【参考方案1】：

如何为生命周期为'a 的结构实现一个生命周期为'static 的特征？

你没有也不能。 'static 生命周期的目的是说“在整个程序期间都存在的东西”。没有任意生命周期 'a 满足此要求除了 'static 本身。

【参考方案2】：

第一件事：

impl<'a> Surface for Obj<'a> where 'a: 'static 

详细说明

impl Surface for Obj<'static> 

---

你正确地发现了你的问题：

换句话说&mut some_struct 是生命周期'a 但需要'static

您需要将some_struct 声明为static：

fn main() 
    static mut SOME_STRUCT: SomeOtherStruct = SomeOtherStruct ;
    // ...
    let obj = unsafe  Obj::new(&mut SOME_STRUCT) ;
    //  ...

问题是，你不能安全地访问可变静态变量，因为它们可以同时被多个线程改变，这是一个问题，因此你需要unsafe。

所以不，你的代码不是“像 Rust 一样”，但恐怕你不能用你当前的架构来改变它。

---

特征需要是“静态的”，因为我想将 Surface 类型的对象存储在 Vec<Box<Surface>> 中。

我不明白你为什么认为你首先需要'static，例如这段代码是完全合法的：

trait Foo 
struct Bar;

impl Foo for Bar 

fn main() 
    let b: Box<Foo> = Box::new(Bar);

【讨论】：

好的...首先感谢您的回答。那不是我想要的。我想要“生锈的方式”。你能告诉我生锈的方法吗，或者给我一个提示，我可以单独弄清楚。我做了我的特征'static，因为这个签名fn add(&mut self, surface: impl Surface) 上的编译器错误没有'static，编译器会抛出一个错误，但感谢提示我将其更改如下：fn add(&mut self, surface: impl Surface + 'static)。现在我可以从特征中删除 'static。但问题仍然存在。如果我必须重构我的架构，以 rust 的方式归档，没问题，我正在学习。

【参考方案3】：

@hellow's answer 工作并解决了我的问题，但感觉很hacky 并且与Rust 对抗。

根据您的提示，我找到了一个更好的解决方案，它也可以工作并且不使用unsafe。

解决方案 1

我为Manager 和Box<Surface + 'a> 类型指定了显式生命周期参数：

trait Surface 

struct Manager<'a> 
    storage: Vec<Box<Surface + 'a>>,


impl<'a> Manager<'a> 
    fn add(&mut self, surface: impl Surface + 'a) 
        self.storage.push(Box::new(surface));
    


struct SomeOtherStruct 

struct Obj<'a> 
    data: &'a mut SomeOtherStruct,


impl<'a> Obj<'a> 
    fn new(some_struct: &'a mut SomeOtherStruct) -> Self 
        Obj 
            data: some_struct
        
    


impl<'a> Surface for Obj<'a> 

fn main() 
    let mut some_struct = SomeOtherStruct;
    let mut manager = Manager  storage: Vec::new() ;

    let obj = Obj::new(&mut some_struct);
    manager.add(obj);

(Playground)

解决方案 2

在Obj 中存储Box<SomeOtherStruct> 而不是&mut SomeOtherStruct。这将消除生命周期：

trait Surface 

struct Manager 
    storage: Vec<Box<Surface>>,


impl Manager 
    fn add(&mut self, surface: impl Surface + 'static) 
        self.storage.push(Box::new(surface));
    


struct SomeOtherStruct 

struct Obj 
    data: Box<SomeOtherStruct>,


impl Obj 
    fn new(some_struct: Box<SomeOtherStruct>) -> Self 
        Obj 
            data: some_struct
        
    


impl Surface for Obj 

fn main() 
    let some_struct = SomeOtherStruct;
    let mut manager = Manager  storage: Vec::new() ;

    let obj = Obj::new(Box::new(some_struct));
    manager.add(obj);

(Playground)

在我看来，这两种解决方案都很好。我不知道哪种解决方案更好，而且我对这种解决方案的优缺点没有经验。 对我来说（可能是因为我是初学者并且仍然倾向于 Rust）避免生命周期并使用 Box、Rc 等更容易。