“Box<Fn() + Send + 'static>” 在 rust 中是啥意思？

Posted 2023-02-19

【中文标题】“Box<Fn() + Send + \'static>” 在 rust 中是啥意思？

【英文标题】：What does "Box<Fn() + Send + 'static>" mean in rust?“Box<Fn() + Send + 'static>” 在 rust 中是什么意思？

【发布时间】：2018-06-09 13:56:27

【问题描述】：

Box<Fn() + Send + 'static> 在 rust 中是什么意思？

我在阅读高级类型章节时偶然发现了这种语法。 Send 是一个特征，但是在类型参数化中，+ 一生对特征（在这种情况下为 'static）意味着什么？还有Fn()是什么？

【参考方案1】：

我发现'static 部分需要来自the top-voted answer 的更多详细说明。

将基础混凝土类型表示为A。

特征对象Box<dyn Fn() + Send + 'static> 可以从A 的实例构造，这意味着A: Fn() + Send + 'static。也就是说，具体类型A 的边界是static 生命周期。

将'static 的特定explanation 作为特征绑定：

作为一个 trait bound，这意味着该类型不包含任何非静态引用。例如。接收者可以随心所欲地保留该类型，并且在他们丢弃它之前它永远不会变得无效。

重要的是要理解这意味着任何拥有的数据总是通过 'static 生命周期界限，但对该拥有数据的引用通常不会

generative explanation 用于将任何生命周期用作特征绑定的情况：

T: 'a 表示T 的所有生命周期参数都比'a 寿命更长。例如，如果 'a 是一个不受约束的生命周期参数，则 i32: 'static 和 &'static str: 'a 满足但 Vec: 'static 不满足。

对于我们的例子，A 的所有生命周期参数必须比 'static 寿命长，例如

pub struct A<'a> 
   buf: &'a[u8]

无法满足A: 'static 的要求。

【讨论】：

那么'静态生命周期是一件坏事吗？如果我过度使用它是否意味着他们永远不会被释放？或者 rust 是否足够聪明，甚至可以在“静态生命周期”中释放不再使用的对象/引用？

@RafaelMerlin 一点也不差。如果它在引用上下文中，则意味着要过整个程序生命周期。您也可以使用 Box 有意地leak 堆内存。完全控制底层内存生命周期是一件好事。如果你决定过度使用它，你需要承担后果。我认为这是公平的。

【参考方案2】：

让我们一一分解。

框

Box<T> 是指向堆分配的T 的指针。我们在这里使用它是因为 trait 对象只能存在于指针之后。

特征对象

在Box<Fn() + Send + 'static> 中，Fn() + Send + 'static 是trait object 类型。以后会改成written Box<dyn (Fn() + Send + 'static)>，以免混淆。

dyn 内部是对原始类型的限制。 Box<T> 只能在T: Fn() + Send + 'static 时强制转换为Box<Fn() + Send + 'static>。因此，虽然我们不知道原始类型，但我们可以假设它是 Fn() 和 Send 并且拥有 'static 生命周期。

Fn()

这是一个特征，就像Clone 或Default。但是，它使用了一个特殊的语法糖。

Fn(A1, ..., An) 是 Fn<(A1, ..., An), Output=()> 的语法糖。 Fn(A1, ..., An) -> R 是 Fn<(A1, ..., An), Output=R> 的语法糖。 此语法糖也适用于以下特征：Fn、FnMut、FnOnce 和 FnBox。

那么Fn 是什么意思？ T: Fn(A1, ..., An) -> R 表示x: T 是一个可调用对象，带有参数A1, ..., An 和返回类型R。示例包括函数指针和闭包。

发送

Send 表示这种类型的值可以跨线程发送。由于这是一个auto trait，它是can be specified as the second bounds 的dyn 类型（特征对象类型）。

'static绑定

事实上，dyn 类型（特征对象类型）必须有一个生命周期限制。省略时推断。推理规则在RFC 0192 和RFC 1156 中描述。基本上是这样的：

如果明确给出，则使用该生命周期。 否则，从内在特征推断。例如，Box<Any> 是 Box<Any + 'static>，因为 Any: 'static。 如果特征没有适当的生命周期，则从外部类型推断。例如，&'a Fn() 是 &'a (Fn() + 'a)。 如果失败，它会退回到'static（对于函数签名）或匿名生命周期（对于函数体）。

结论

f: Box<Fn() + Send + 'static> 是一个拥有的指针，指向一个可调用值（原始类型未知并且动态变化），例如闭包（没有参数或没有返回值），它可以跨线程发送，只要程序存在自己。

【讨论】：

非常感谢正树的详细解释！一个离题的问题：Box<&i32> 是否意味着它将在heap 中分配指针/引用，并且borrowed content (i32)（它指向的数据）很可能在堆栈上？并且*b 将给我&i32 和**b 将给100（鉴于let m = 100; let b:Box<&i32> = Box::new(&m);）；此处不考虑println!autorefs

@soupybionics 我知道你现在可能不在乎，哈哈，但我相信。当然，没有太多理由对堆栈分配值的引用进行装箱，而且您无法对框做太多事情，因为在 i32 被删除或移动后它将无效。

@HutchMoore，是的，这更像是一个假设性问题。