为啥在某些 trait 方法调用中会出现来自 &mut 的引用减弱？

Posted 2023-02-18

【中文标题】为啥在某些 trait 方法调用中会出现来自 &mut 的引用减弱？

【英文标题】：Why does reference weakening from &mut occur in some trait method calls?为什么在某些 trait 方法调用中会出现来自 &mut 的引用减弱？

【发布时间】：2018-09-02 09:18:45

【问题描述】：

Rust 中可用的少数隐式转换之一是 pointer weakening，它可以将 &mut T 转换为 &T：

fn just_foo<T>(_: &T) 

just_foo(&mut vec![1, 2, 3]);

但是，匹配特征时不会发生这种情况。例如，虽然 + 运算符将引用作为右侧值实现，但它们不会接受对同一类型的可变引用：

5 + &mut 5;
(&5) + &mut 5;

错误信息：

error[E0277]: the trait bound `integer: std::ops::Add<&mut integer>` is not satisfied
--> src/main.rs:38:7
   |
38 | 5 + &mut 5;
   | ^ no implementation for `integer + &mut integer`
   |
   = help: the trait `std::ops::Add<&mut integer>` is not implemented for `integer`

error[E0277]: the trait bound `&integer: std::ops::Add<&mut integer>` is not satisfied
--> src/main.rs:43:10
   |
43 | (&5) + &mut 5;
   | ^ no implementation for `&integer + &mut integer`
   |
   = help: the trait `std::ops::Add<&mut integer>` is not implemented for `&integer`

再举一个更有趣的例子，我为单元类型Foo 添加了Add 的各种实现：

use std::ops::Add;

#[derive(Debug, Default)]
struct Foo;

impl Add<Foo> for Foo 
    type Output = Foo;
    fn add(self, _: Foo) -> Foo 
        Foo
    


impl<'a> Add<&'a Foo> for Foo 
    type Output = Foo;
    fn add(self, _: &'a Foo) -> Foo 
        Foo
    


impl<'a, 'b> Add<&'a Foo> for &'b Foo 
    type Output = Foo;
    fn add(self, _: &'a Foo) -> Foo 
        Foo
    

才发现我可以执行&Foo + &mut Foo，却不行Foo + &mut Foo：

&Foo + &mut Foo; // ok
Foo + &mut Foo; // not ok

Full Playground

第二种情况与上面的示例一致，但第一种情况则不然。似乎 RHS &mut Foo 被强制为 &Foo 以匹配 &Foo + &Foo 的实现。看起来也没有发生其他强制，因为&Foo as Add<&Foo> 的接收类型已经是&Foo。我也可以扔掉语法糖并获得相同的结果：

(&Foo).add(&mut Foo); // ok
Foo.add(&mut Foo); // not ok

鉴于根据 Nomicon 的说法，在进行特征匹配时不应该发生强制，为什么 &Foo + &mut Foo 不工作而 &i32 + &mut i32 不工作？是因为&Foo 有一个Add 的实现吗？如果是这样，为什么它会使编译器的行为有所不同？

【参考方案1】：

是不是因为 Add 对 &Foo 有一个单独的实现？

让我们看看当我们添加这个实现时会发生什么：

impl<'b> Add<Foo> for &'b Foo 
    type Output = Foo;
    fn add(self, _: Foo) -> Foo 
        Foo
    

现在&Foo + &mut Foo 和&Foo + &mut &mut Foo 编译失败：

error[E0277]: the trait bound `&Foo: std::ops::Add<&mut Foo>` is not satisfied
  --> src/main.rs:39:10
   |
39 |     &Foo + &mut Foo;
   |          ^ no implementation for `&Foo + &mut Foo`
   |
   = help: the trait `std::ops::Add<&mut Foo>` is not implemented for `&Foo`

error[E0277]: the trait bound `&Foo: std::ops::Add<&mut &mut Foo>` is not satisfied
  --> src/main.rs:40:10
   |
40 |     &Foo + &mut &mut Foo;
   |          ^ no implementation for `&Foo + &mut &mut Foo`
   |
   = help: the trait `std::ops::Add<&mut &mut Foo>` is not implemented for `&Foo`

所以答案是是的。

如果是这样，为什么它会使编译器的行为有所不同？

当Add<T>（或任何其他通用特征）有一个适用的实现时，编译器不需要从参数推断T；它已经基于该单一实现解决了T。基本上，就好像该特征根本不是通用的。因此，也可以应用适用于非泛型参数的强制转换。