如何為具有生命周期的結構實現“具有靜態生命周期的特征”？

Question

我有一個trait Surface: 'static我想為struct Obj<'a> 。 該特征必須是'static因為我想將Surface類型的對象存儲在Vec<Box<Surface>> 。

在第一步中，我嘗試了這一點。

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

由於'static和'a的生命周期不匹配，因此無法'a 。 換句話說： Surface生存期可能比Obj長，因為Surface是'static 。 我對實現進行了如下更改。

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

據我正確地理解文檔，我正在做的是， 'a可以超越'static 。 我要這個嗎？

如果我轉讓Obj<'a>的所有權，則編譯器會告訴我， Obj內部的可變引用壽命不會足夠長，並且仍會被借用。

這是一個簡短的例子。

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);
}

（ 游樂場 ）

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

換句話說， &mut some_struct是生命周期'a但需要'static 。 好的，很明顯，因為some_struct在Obj<'a>所以它不能是'static ？

這是我想要做的“ Rust like”嗎？ 我不知道如何使它工作。 它的確與生命周期混淆。 我想我可以使用Rc<T>解決這個問題，但這會使事情變得更復雜。

Answer 1

首先要注意的是：

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

冗長

impl Surface for Obj<'static> {}

---

您已正確識別問題：

換句話說， &mut some_struct是生命周期'a但需要'static

您需要將some_struct聲明為static ：

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

問題是，您不能安全地訪問可變靜態變量，因為它們可以同時在多個線程中進行變異，這是一個問題，因此您需要unsafe 。

所以不，您的代碼不是“ Rust like”，但恐怕您無法使用當前的體系結構進行更改。

---

該特征必須是“靜態的”，因為我想將Surface類型的對象存儲在Vec<Box<Surface>> 。

我不明白為什么您首先認為需要'static的，例如此代碼完全合法：

trait Foo {}
struct Bar;

impl Foo for Bar {}

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

Answer 2

如何實現具有'static壽命為a的結構'static壽命'a ？

你沒有，也不能。 'static生命期'static的目的是說“在程序的整個持續時間內都存在的東西”。 除了 'static本身，沒有任何生存期'a滿足此要求。

Answer 3

@hellow的答案有效並解決了我的問題，但是感覺很hacky，並且對Rust有用。

有了您的提示，我找到了一個更好的解決方案，該解決方案也可以工作並且不使用unsafe 。

解決方案1

我為Manager和類型Box<Surface + 'a>指定了明確的生命周期參數：

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);
}

（ 游樂場 ）

解決方案2

在Obj存儲Box<SomeOtherStruct>而不是&mut SomeOtherStruct 。 這將消除生命周期：

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);
}

（ 游樂場 ）

我認為兩種解決方案都是好的。 我不知道哪種解決方案更好，並且我對這種解決方案的優缺點也沒有經驗。 對我來說（也許是因為我是一個初學者，並且仍然傾向於Rust），因此避免使用生命周期並使用Box ， Rc等更加容易。