匿名与结构生存期的分配

Question

对于此代码（修剪了一些，抱歉，不要再多了），我遇到了终身问题：

fn main() {
    println!("Hello, world!");
}

#[derive(Debug)]
pub struct Token<'a> {
    pub line: usize,
    // Col in code points.
    pub col: usize,
    // Index in bytes.
    pub index: usize,
    pub state: TokenState,
    pub text: &'a str,
}

#[derive(Clone, Copy, Debug, PartialEq)]
pub enum TokenState {
    VSpace,
}

#[derive(Clone, Copy, Debug, PartialEq)]
pub enum ParseState {
    Expr,
}

pub struct Node<'a> {
    kids: Vec<Node<'a>>,
    state: ParseState,
    token: Option<&'a Token<'a>>,
}

impl<'a> Node<'a> {
    fn new(state: ParseState) -> Node<'a> {
        Node {
            kids: vec![],
            state,
            token: None,
        }
    }

    fn new_token(token: &'a Token<'a>) -> Node<'a> {
        // TODO Control state? Some token state?
        Node {
            kids: vec![],
            state: ParseState::Expr,
            token: Some(&token),
        }
    }

    fn push_if(&mut self, node: Node<'a>) {
        if !node.kids.is_empty() {
            self.kids.push(node);
        }
    }
}

pub fn parse<'a>(tokens: &'a Vec<Token<'a>>) -> Node<'a> {
    let mut root = Node::new(ParseState::Expr);
    let mut parser = Parser {
        index: 0,
        tokens: tokens,
    };
    parser.parse_block(&mut root);
    root
}

struct Parser<'a> {
    index: usize,
    tokens: &'a Vec<Token<'a>>,
}

impl<'a> Parser<'a> {
    fn parse_block(&mut self, parent: &mut Node) {
        loop {
            let mut row = Node::new(ParseState::Expr);
            match self.peek() {
                Some(_) => {
                    self.parse_row(&mut row);
                }
                None => {
                    break;
                }
            }
            parent.push_if(row);
        }
    }

    fn parse_row(&mut self, parent: &mut Node) {
        loop {
            match self.next() {
                Some(ref token) => match token.state {
                    TokenState::VSpace => break,
                    _ => {
                        parent.kids.push(Node::new_token(&token));
                    }
                },
                None => break,
            }
        }
    }

    fn next(&mut self) -> Option<&Token> {
        let index = self.index;
        if index < self.tokens.len() {
            self.index += 1;
        }
        self.tokens.get(index)
    }

    fn peek(&mut self) -> Option<&Token> {
        self.tokens.get(self.index)
    }
}

（ 游乐场 ）

这是错误消息：

error[E0495]: cannot infer an appropriate lifetime for autoref due to conflicting requirements
  --> src/main.rs:90:24
   |
90 |             match self.next() {
   |                        ^^^^
   |
note: first, the lifetime cannot outlive the lifetime 'a as defined on the impl at 72:1...
  --> src/main.rs:72:1
   |
72 | / impl<'a> Parser<'a> {
73 | |     fn parse_block(&mut self, parent: &mut Node) {
74 | |         loop {
75 | |             let mut row = Node::new(ParseState::Expr);
...  |
112| |     }
113| | }
   | |_^
note: ...so that the type `Parser<'a>` is not borrowed for too long
  --> src/main.rs:90:19
   |
90 |             match self.next() {
   |                   ^^^^
note: but, the lifetime must be valid for the anonymous lifetime #3 defined on the method body at 88:5...
  --> src/main.rs:88:5
   |
88 | /     fn parse_row(&mut self, parent: &mut Node) {
89 | |         loop {
90 | |             match self.next() {
91 | |                 Some(ref token) => match token.state {
...  |
99 | |         }
100| |     }
   | |_____^
note: ...so that expression is assignable (expected Node<'_>, found Node<'_>)
  --> src/main.rs:94:42
   |
94 |                         parent.kids.push(Node::new_token(&token));
   |                                          ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^

所有参考都应绑定到相同的外部寿命。 在我的完整代码中（我只是在这里摘录了一部分），我希望可以使用原始的已解析源，并且我正在尝试将所有内容都与此相关。

我知道错误消息正在尝试提供帮助，但是我真的不确定冲突是什么。 我不确定这里还有哪些终身问题与我所遇到的同一问题有关。

Answer 1

让我们看一下Parser::next的签名：

fn next(&mut self) -> Option<&Token>

该函数承诺返回Option<&Token> 。 这里有被遗忘的生命 。 让我们重写签名以使其明确：

fn next<'b>(&'b mut self) -> Option<&'b Token<'b>>

现在我们可以看到， next在生命周期'b是通用的。 注意返回类型如何使用'b而不是'a 。 这本身是有效的，因为编译器可以推断出'b比'a a短，并且可变引用（ &'a mut T ）与'a （在这种情况下为“ covariant”）是协变的，这意味着我们可以替代寿命'a具有较短寿命）。 但是该函数最终有希望的是，结果的寿命至少与它的寿命一样长，而实际上它的寿命至少与'a一样长。

在Parser::parse_row ，您尝试获取Parser::next的结果并将其插入parent 。 让我们看一下Parser::parse_row的签名：

fn parse_row(&mut self, parent: &mut Node)

我们在这里再次省略了一些生命。 让我们把它们拼出来：

fn parse_row<'b, 'c, 'd>(&'b mut self, parent: &'c mut Node<'d>)

'c并不重要，因此我们可以忽略它。

如果我们现在尝试进行编译，则最后两个注释是不同的：

note: but, the lifetime must be valid for the lifetime 'd as defined on the method body at 88:5...
  --> src/main.rs:88:5
   |
88 | /     fn parse_row<'b, 'c, 'd>(&'b mut self, parent: &'c mut Node<'d>) {
89 | |         loop {
90 | |             match self.next() {
91 | |                 Some(ref token) => match token.state {
...  |
99 | |         }
100| |     }
   | |_____^
note: ...so that expression is assignable (expected Node<'d>, found Node<'_>)
  --> src/main.rs:94:42
   |
94 |                         parent.kids.push(Node::new_token(&token));
   |                                          ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^

现在，匿名生命周期之一被标识为'd 。 另一个仍然是匿名生命周期，这是编译器如何操纵生命周期的产物，但我们可以将其视为'b 。

现在该问题应该更清楚了：我们正在尝试将Node<'b>推入Node<'d>对象的集合中。 重要的是类型必须精确地是Node<'d> ，因为可变引用（ &'a mut T ）在T是不变的（“不变”表示它不能改变）。

让我们的寿命匹配。 首先，我们将更改next的签名以匹配我们实际可以返回的内容：

fn next(&mut self) -> Option<&'a Token<'a>>

这意味着现在，当我们在parse_row调用self.next()时，我们将能够构造Node<'a> 。 Node<'x>只能存储Node<'x>对象（根据您对Node的定义），因此parent参数的引用对象也必须为Node<'a>类型。

fn parse_row(&mut self, parent: &mut Node<'a>)

如果我们现在尝试编译，我们会得到一个错误Parser::parse_block在调用parse_row 。 问题类似于我们刚刚看到的。 parse_block的签名是：

fn parse_block(&mut self, parent: &mut Node)

扩展为：

fn parse_block<'b, 'c, 'd>(&'b mut self, parent: &'c mut Node<'d>)

这是编译器给出的详细签名的错误：

error[E0495]: cannot infer an appropriate lifetime for lifetime parameter `'a` due to conflicting requirements
  --> src/main.rs:78:26
   |
78 |                     self.parse_row(&mut row);
   |                          ^^^^^^^^^
   |
note: first, the lifetime cannot outlive the lifetime 'a as defined on the impl at 72:1...
  --> src/main.rs:72:1
   |
72 | / impl<'a> Parser<'a> {
73 | |     fn parse_block<'b, 'c, 'd>(&'b mut self, parent: &'c mut Node<'d>) {
74 | |         loop {
75 | |             let mut row = Node::new(ParseState::Expr);
...  |
112| |     }
113| | }
   | |_^
note: ...so that types are compatible (expected &mut Parser<'_>, found &mut Parser<'a>)
  --> src/main.rs:78:26
   |
78 |                     self.parse_row(&mut row);
   |                          ^^^^^^^^^
note: but, the lifetime must be valid for the lifetime 'd as defined on the method body at 73:5...
  --> src/main.rs:73:5
   |
73 | /     fn parse_block<'b, 'c, 'd>(&'b mut self, parent: &'c mut Node<'d>) {
74 | |         loop {
75 | |             let mut row = Node::new(ParseState::Expr);
76 | |             match self.peek() {
...  |
85 | |         }
86 | |     }
   | |_____^
note: ...so that types are compatible (expected &mut Node<'_>, found &mut Node<'d>)
  --> src/main.rs:84:20
   |
84 |             parent.push_if(row);
   |                    ^^^^^^^

编译器无法推断row的类型（特别是，其类型为Node<'x>的生存期）。 一方面，对parse_row的调用意味着它应该是Node<'a> ，但是对push_if的调用意味着它应该是Node<'d> 。 'a和'd是无关的，因此编译器不知道如何统一它们。

该解决方案很容易，并且与上述相同：只需使parent具有&mut Node<'a> 。

fn parse_block(&mut self, parent: &mut Node<'a>)

现在您的代码可以编译了！