Rust struct 可以借用 "&'a mut self" 两次，那为什么 trait 不能呢？

Question

以下 Rust 代码compiles successfully：

struct StructNothing;

impl<'a> StructNothing {
    fn nothing(&'a mut self) -> () {}

    fn twice_nothing(&'a mut self) -> () {
        self.nothing();
        self.nothing();
    }
}

但是，如果我们尝试将其打包到 trait 中，it fails:

pub trait TraitNothing<'a> {
    fn nothing(&'a mut self) -> () {}

    fn twice_nothing(&'a mut self) -> () {
        self.nothing();
        self.nothing();
    }
}

这给了我们：

error[E0499]: cannot borrow `*self` as mutable more than once at a time
 --> src/lib.rs:6:9
  |
1 | pub trait TraitNothing<'a> {
  |                        -- lifetime `'a` defined here
...
5 |         self.nothing();
  |         --------------
  |         |
  |         first mutable borrow occurs here
  |         argument requires that `*self` is borrowed for `'a`
6 |         self.nothing();
  |         ^^^^ second mutable borrow occurs here

• 为什么允许第一个版本，而禁止第二个版本？
• 有什么方法可以让编译器相信第二个版本没问题？

背景和动机

像rust-csv 这样的库希望支持流式、零拷贝解析，因为它比分配内存快 25 到 50 倍（根据基准测试）。 But Rust's built-in Iterator trait can't be used for this，因为没有办法实现collect()。目标是定义一个StreamingIterator trait，它可以由rust-csv 和几个类似的库共享，但到目前为止，每次尝试实现它都遇到了上述问题。

Answer 1

以下是 Francis 使用隐式生命周期的答案的扩展，但它允许返回值受生命周期限制：

pub trait TraitNothing<'a> {
    fn change_it(&mut self);

    fn nothing(&mut self) -> &Self {
        self.change_it();
        self
    }

    fn bounded_nothing(&'a mut self) -> &'a Self {
        self.nothing()
    }

    fn twice_nothing(&'a mut self) -> &'a Self {
        // uncomment to show old fail
        // self.bounded_nothing();
        // self.bounded_nothing()
        self.nothing();
        self.nothing()
    }
}

它并不完美，但您可以在其他方法中多次调用具有隐式生命周期 change_it 和 nothing 的方法。我不知道这是否能解决你真正的问题，因为最终 self 在 trait 方法中具有泛型类型 &mut Self 而在结构中它具有类型 &mut StructNothing 并且编译器不能保证 Self 不会'不包含参考。此解决方法确实解决了代码示例。

Answer 2

如果您将生命周期参数放在每个方法上而不是特性本身上，it compiles:

pub trait TraitNothing {
    fn nothing<'a>(&'a mut self) -> () {}

    fn twice_nothing<'a>(&'a mut self) -> () {
        self.nothing();
        self.nothing();
    }
}

Answer 3

这真的很令人惊讶吗？

您所做的断言是 &mut self 至少会持续一生 'a。

在前一种情况下，&mut self 是一个指向结构的指针。不会发生指针别名，因为借用完全包含在 nothing() 中。

在后一种情况下，&mut self 是一个指针到一个指针到一个结构+一个特征的vtable。您将在'a 的持续时间内锁定实现TraitNothing 的指向结构；即每次的整个功能。

通过删除'a，您隐含地使用'static，这表示impl 永远存在，所以没问题。

如果您想解决它，请将&'a TraitNothing 转换为&'static TraitNothing...但我很确定这不是您想要做的。

这就是我们在 Rust 中需要块作用域 ('b: { .... }) 的原因...

Try using dummy lifetimes perhaps?