如何为包含原始指针的结构强制执行生命周期？

Question

编者注：此代码不再在 Rust 1.0 中编译，错误为 parameter `'a` is never used。这个错误的原因正是因为下面演示的问题，所以（更新的）解决方案仍然适用。

extern crate core;
use core::ops::{Deref, DerefMut};

struct MutPtr<'a, T> {
    ptr: *mut T,
}
impl<'a, T> MutPtr<'a, T> {
    fn new<'b>(value: &'b mut T) -> MutPtr<'b, T> {
        MutPtr { ptr: value }
    }
}
impl<'a, T> Deref for MutPtr<'a, T> {
    type Target = T;
    fn deref(&self) -> &T {
        unsafe { &(*self.ptr) }
    }
}
impl<'a, T> DerefMut for MutPtr<'a, T> {
    fn deref_mut(&mut self) -> &mut T {
        unsafe { &mut (*self.ptr) }
    }
}
struct Bar {
    v: i32,
}

fn err<'a>() -> MutPtr<'a, Bar> {
    let mut b = Bar { v: 42 };
    MutPtr::new(&mut b) // Shouldn't this throw an error?
}

fn main() {
    let mut b = Bar { v: 42 };
    let mut ptr_b = MutPtr::new(&mut b);
    let mut ptr_b1 = MutPtr::new(&mut b);

    ptr_b.v = 10;
    println!("{}", b.v);
    ptr_b1.v = 21;
    println!("{}", b.v);
}

这个代码块引起了一些混乱：

fn err<'a>() -> MutPtr<'a, Bar> {
    let mut b = Bar { v: 42 };
    MutPtr::new(&mut b) // Shouldn't this throw an error?
}

为什么会编译？

当我打电话时

MutPtr::new(&mut b)

它不应该有b 的生命周期吗？我预计会出现编译错误，因为生命周期 'a 比 MutPtr<'b, Bar> 的生命周期长。

Answer 1

我认为您正在寻找的是core::marker::PhantomData（也可以在std::marker::PhantomData 中找到）。 发生的情况是编译器没有为指针变量分配任何生命周期，因此编译器不知道如何约束结构的生命周期。

这样做的方法是在你的结构中添加一个标记PhantomData<&'a ()>，它告诉编译器整个结构的生命周期可能不会超过'a（实际上，假设MutPtr<'a, T>有一个&'a ()字段，即使它没有）。

所以最后你的结构应该是这样的：

struct MutPtr<'a, T> {
    ptr: *mut T,
    _covariant: PhantomData<&'a ()>,
}

impl<'a, T> MutPtr<'a, T> {
    fn new(value: &'a mut T) -> MutPtr<'a, T> {
        MutPtr {
            ptr: value,
            _covariant: PhantomData,
        }
    }
}

这样你会得到预期的错误b does not live long enough。