结构参考的Rust寿命

Question

我刚开始使用Rust，但是不能完全掌握一生，因此我可以自己解决以下问题：

该测试项目是关于模拟一个位以允许通过各种按位操作对其进行跟踪，例如， let newbit = oldbit1 ^ oldbit2并查看newbit之后，我可以分辨出它来自于以oldbit1和oldbit2作为操作数的XOR操作。

#[derive(Copy,Clone)]
pub enum TraceOperation {
        AND,
        OR,
        XOR,
        NOT,
}

#[derive(Copy,Clone)]
pub struct TraceBit<'a> {
        source_a: Option<&'a TraceBit<'a>>,
        source_b: Option<&'a TraceBit<'a>>,
        source_op: Option<TraceOperation>,
        value: bool,
}

可以编译，但是我不完全理解为什么需要这种寿命参数。 我假设编译器不能期望成员source_a和source_b生存，只要结构本身不成立即可，因此需要显式的生存期。

• 这个假设正确吗？

此外，我不完全理解为什么我必须为引用类型重新指定生命周期参数，即为什么我必须编写source_a: Option<&'a TraceBit<'a>>而不是source_a: Option<&'a TraceBit> 。

• 第二生命是用来做什么的？ 我如何大声读出那条线？ 我有：“ source_a是Option类型的变量，可能对TraceBit实例具有Some引用（至少在结构本身和成员source_b ）

我的最后一个问题是我无法使用重载运算符来使其工作：

use std::ops::BitXor;
impl<'a> BitXor for TraceBit<'a> {
        type Output = Self;
        fn bitxor(self, rhs: Self) -> Self {
                let valA: usize = if self.value { 1 } else { 0 };
                let valB: usize = if rhs.value { 1 } else { 0 };
                let val = if valA ^ valB != 0 { true } else { false };
                TraceBit { source_a: Some(&self), source_b: Some(&rhs), source_op: Some(TraceOperation::XOR), value: val }
        }
}

这基本上是基于BitXor文档的纯粹猜测。 因此，我尝试以非常明确的方式对两个输入变量执行异或运算，并使用存储在其中的输入作为参考来创建新的TraceBit作为输出。

error[E0597]: `self` does not live long enough
  --> libbittrace/src/lib.rs:37:30
   |
37 |   TraceBit { source_a: Some(&self), source_b: Some(&rhs), source_op: Some(TraceOperation::XOR), value: val }
   |                              ^^^^ does not live long enough
38 |  }
   |  - borrowed value only lives until here
   |
note: borrowed value must be valid for the lifetime 'a as defined on the impl at 31:1...
  --> libbittrace/src/lib.rs:31:1
   |
31 | / impl<'a> BitXor for TraceBit<'a> {
32 | |  type Output = Self;
33 | |  fn bitxor(self, rhs: Self) -> Self {
34 | |   let valA: usize = if self.value { 1 } else { 0 };
...  |
40 | |
41 | | }
   | |_^

error[E0597]: `rhs` does not live long enough
  --> libbittrace/src/lib.rs:37:53
   |
37 |   TraceBit { source_a: Some(&self), source_b: Some(&rhs), source_op: Some(TraceOperation::XOR), value: val }
   |                                                     ^^^ does not live long enough
38 |  }
   |  - borrowed value only lives until here
   |
note: borrowed value must be valid for the lifetime 'a as defined on the impl at 31:1...
  --> libbittrace/src/lib.rs:31:1
   |
31 | / impl<'a> BitXor for TraceBit<'a> {
32 | |  type Output = Self;
33 | |  fn bitxor(self, rhs: Self) -> Self {
34 | |   let valA: usize = if self.value { 1 } else { 0 };
...  |
40 | |
41 | | }
   | |_^

error: aborting due to 2 previous errors

• 似乎没有什么比“异或”操作本身寿命更长，但是我该如何解决呢？

我已经尝试了各种变通办法/更改了代码，但无济于事，我以某种方式宁愿了解问题，也不愿猜测正确的解决方案。

Answer 1

树状结构必须使用Box指针类型（ Option<Box<TraceBit>> ）。 通常，在结构中，您应该更喜欢拥有的类型。

Rust引用不仅仅是指针。 它们是数据的借用（编译时读/写锁定），这些数据必须作为其他地方拥有。

因此，如果您拥有TraceBit的拥有版本：

pub struct TraceBit {
    source_a: Option<Box<TraceBit>>,
}

那么对该类型的引用为： &'a TraceBit ，但是对该类型的引用不会更改该类型在内部的外观，因此source_a的类型仍为Box<TraceBit> 。 您可以逐步获取&'a TraceBit引用：

trace_bit = trace_bit.source_a.as_ref().unwrap();

但是Rust中没有构造，其中引用树的根会突然将整个树变成引用树，因此创建的类型不存在，这就是为什么不能正确获得类型注释的原因。

Answer 2

也许不要使用传递的引用，而应该使用一个包含且可克隆的名称类型。

use std::rc::Rc;

#[derive(Debug)]
pub enum TraceOperation {
    AND,
    OR,
    XOR,
    NOT,
}

#[derive(Debug)]
pub enum BitName<T> {
    Name(Rc<T>),
    Combination(Rc<(TraceOperation, BitName<T>, BitName<T>)>),
}

impl<T> Clone for BitName<T> {
    fn clone(&self) -> Self {
        match self {
            &BitName::Name(ref x) => BitName::Name(Rc::clone(x)),
            &BitName::Combination(ref x) => BitName::Combination(Rc::clone(x)),

        }
    }
}

impl<T> From<T> for BitName<T> {
    fn from(x:T) -> Self {
        BitName::Name(Rc::new(x))
    }
}

impl<T> BitName<T> {
    pub fn combine(op : TraceOperation, a : &Self, b :&Self) -> Self {
        BitName::Combination(Rc::new((op, (*a).clone(), (*b).clone())))
    }
}

fn main() {
    let x : BitName<String> = BitName::from(String::from("x"));
    let y : BitName<String> = BitName::from(String::from("y"));
    let xandy = BitName::combine(TraceOperation::AND, &x, &y);
    println!("{:?}", xandy);
}