如何为具有 "rented" 引用的类型实现特征

Question

注意：我试图让这个 post 尽可能简洁，完整的代码可以在 https://github.com/pchampin/pair_trait.

找到

问题

我定义了以下特征：

pub trait Pair {
    type Item: Borrow<str>;
    fn first(&self) -> &Self::Item;
    fn second(&self) -> &Self::Item;
}

我为 (T,T) 和 [T;2] 的任何 T 实现了 Borrow<str>.

的这个特性的通用实现

我还有一个类型，用 rental 板条箱构建，包含一个 String 和两个从该字符串借用的 Cow<str>：

#[rental(covariant)]
pub struct SelfSustainedPair {
    line: String,
    pair: (Cow<'line, str>, Cow<'line, str>),
}

我希望这种类型实现上面的 Pair 特性，但我找不到实现它的方法。

尝试 #0

impl SelfSustainedPair {
    pub fn first(&self) -> &Cow<str> { self.suffix().first() }
    pub fn second(&self) -> &Cow<str> { self.suffix().second() }
}

我知道这不是特性的实现，但我只是想确保我可以实现方法 first 和 second。答案是肯定的：上面的代码可以编译。

尝试 #1

impl Pair for SelfSustainedPair {
    type Item = Cow<str>;
    fn first(&self) -> &Cow<str> { self.suffix().first() }
    fn second(&self) -> &Cow<str> { self.suffix().second() }
}

编译失败，第 2 行显示消息 "expected lifetime parameter"。

这令人沮丧，因为它非常接近上面的 #0 尝试。

尝试 #2

impl<'a> Pair for SelfSustainedPair {
    type Item = Cow<'a, str>;
    fn first(&self) -> &Cow<'a, str> { self.suffix().first() }
    fn second(&self) -> &Cow<'a, str> { self.suffix().second() }
}

编译器在这里抱怨第一行 (impl<'a>) 的 "unconstrainted lifetime parameter"。

尝试#3

我修改了我的特征 Pair 以便它需要一个生命周期参数。令人惊讶的是，即使在特征的定义中从未使用 liferime 参数，这仍然有效...

然后我写道：

impl<'a> Pair<'a> for SelfSustainedPair {
    type Item = Cow<'a, str>;
    fn first(&self) -> &Cow<'a, str> { self.suffix().first() }
    fn second(&self) -> &Cow<'a, str> { self.suffix().second() }
}

现在编译器在两种方法中都抱怨 "cannot infer an appropriate lifetime for autoref"...

无论如何，我的直觉是这不是正确的路径：返回的 Cow 的生命周期不能独立于 self...

的生命周期指定

尝试 #4

理想情况下，这就是我想写的：

impl Pair for SelfSustainedPair {
    type Item = Cow<'self, str>;
    fn first(&self) -> &Cow<str> { self.suffix().first() }
    fn second(&self) -> &Cow<str> { self.suffix().second() }
}

但显然，编译器不知道 self 生命周期。

Answer 1

不幸的是，目前无法实现完全预期的设计。不过，我们可以将尝试 #3 调整为类工作。

returning a &Self::Item 的想法有点不正确，因为关联类型 Item 已经表示借用的值。直接 return 更有意义：

pub trait Pair {
    type Item: Borrow<str>;
    fn first(&self) -> Self::Item;
    fn second(&self) -> Self::Item;
}

但是你会遇到无法将此 Item 描述为 Cow<'a, str> 的情况，其中 'a 是 self 的生命周期。尝试 3 通过向特征本身添加一个生命周期参数来接近解决方案，从而使这个任意生命周期成为特征的更高级别的参数。

pub trait Pair<'a> {
    type Item: 'a + Borrow<str>;
    fn first(&'a self) -> Self::Item;
    fn second(&'a self) -> Self::Item;
}

此 Pair<'a> 现在定义了一对绑定到 'a 的元素，并且不一定包含在 self 中。一种可能的实现方式：

impl<'a> Pair<'a> for (String, String) {
    type Item = Cow<'a, str>;

    fn first(&'a self) -> Self::Item {
        Cow::Borrowed(&self.0)
    }
    fn second(&'a self) -> Self::Item {
        Cow::Borrowed(&self.1)
    }
}

Full example in the Rust Playground

这种方法的代价是用更高等级的特征边界污染所有依赖该特征的 API，因此我们可以在所有生命周期 'a 中实现 Pair<'a>。例如：

fn foo<T>(pair: T)
where
    for<'a> T: Pair<'a>,
{
    unimplemented!()
}

为了实现约束关联类型 Item 的 'self 生命周期，我们需要 Generic Associated Types (GAT)。一旦实现，我们就可以这样写：

pub trait Pair {
    type Item<'a>: Borrow<str>;
    fn first(&'a self) -> Self::Item<'a>;
    fn second(&'a self) -> Self::Item<'a>;
}

impl Pair for (String, String) {
    type Item<'a> = Cow<'a, str>;

    fn first(&'a self) -> Self::Item<'a> {
        Cow::Borrowed(&self.0)
    }
    fn second(&'a self) -> Self::Item<'a> {
        Cow::Borrowed(&self.1)
    }
}

如何为具有 "rented" 引用的类型实现特征

How do I implement a trait for a type with "rented" reference

traits

lifetime

rust

问题

尝试 #0

尝试 #1

尝试 #2

尝试#3

尝试 #4