如何使用关联类型的非静态特征对象？

Question

我有这种类型：

struct Wrap<T>(Vec<T>);

我想实现 std::ops::Index 和 return 对特征对象的引用。这是我的第一次尝试 (Playground):

use std::ops::Index;
use std::fmt::Display;


impl<T> Index<usize> for Wrap<T>
where
    T: Display
{
    type Output = Display;
    fn index(&self, index: usize) -> &Self::Output {
        &self.0[index]
    }
}

这不起作用并导致此错误：

error[E0310]: the parameter type `T` may not live long enough
  --> src/main.rs:13:9
   |
7  | impl<T> Index<usize> for Wrap<T>
   |      - help: consider adding an explicit lifetime bound `T: 'static`...
...
13 |         &self.0[index]
   |         ^^^^^^^^^^^^^^
   |
note: ...so that the type `T` will meet its required lifetime bounds
  --> src/main.rs:13:9
   |
13 |         &self.0[index]
   |         ^^^^^^^^^^^^^^

我想我知道为什么会发生这种情况：type Output = Display 等同于 type Output = Display + 'static，因为每个 trait 对象都有生命周期，默认为 'static。

所以现在我可以将 'static 绑定添加到我的参数 T，但我认为这是过度约束。我可以在不使用关联类型时轻松实现这样的方法：

impl<T> Wrap<T>
where
    T: Display,
{
    fn my_index(&self, index: usize) -> &Display {
        &self.0[index]
    }
}

不需要 'static 绑定，因为现在签名脱糖为：

fn my_index<'a>(&'a self, index: usize) -> &'a Display + 'a

这是有道理的：特征对象必须至少存活 'a。 (Playground with all the code).

但是我可以使用关联类型（比如 Index 特征）来完成这项工作吗？我感觉这可能适用于通用关联类型，但是 (a) 我不确定并且 (b) 它们尚未实现。

Answer 1

一种尝试是将生命周期附加到 impl：

// Note: won't work.

impl<'a, T> Index<usize> for Wrap<T>
where
    T: Display + 'a,
{
    type Output = Display + 'a;
    fn index(&self, index: usize) -> &Self::Output {
        &self.0[index]
    }
}

但是，编译器不会接受它，因为没有使用'a。

error[E0207]: the lifetime parameter `'a` is not constrained by the impl trait, self type, or predicates
 --> src/main.rs:7:6
  |
7 | impl<'a, T> Index<usize> for Wrap<T>
  |      ^^ unconstrained lifetime parameter

error code E0207 提出了几种解决方案，但由于我们无法更改 Index 特征，唯一可接受的解决方案是让 Wrap 捕获不受约束的生命周期参数：

use std::ops::Index;
use std::fmt::Display;
use std::marker::PhantomData;

struct Wrap<'a, T>(Vec<T>, PhantomData<&'a ()>);
//          ^~             ^~~~~~~~~~~~~~~~~~~

impl<'a, T> Index<usize> for Wrap<'a, T>
where
    T: Display + 'a,
{
    type Output = Display + 'a;
    fn index(&self, index: usize) -> &Self::Output {
        &self.0[index]
    }
}

fn main() {
    let w = Wrap(vec!['a', 'b'], PhantomData);
    println!("{}", &w[0]); // prints "a"

    let s = "hi".to_string();
    let w = Wrap(vec![&s], PhantomData);
    println!("{}", &w[0]); // prints "hi"
}

(Playground)

当然，这会改变你的 API 并且额外的生命会感染所有地方......如果这是不可接受的，你可以

不使用 Index trait，而是引入你自己的 lifetime-sensitive trait（因此用户需要使用 w.my_index(i) 而不是 &w[i]）；或者
设置Output = Display + 'static，并排除所有瞬态类型。用户将需要克隆或使用 Rc.

Answer 2

Return 对 T 的引用而不是返回对特征对象的引用并让用户转换为特征对象，或者让 Rust 从上下文隐式推断何时执行演员：

use std::fmt::Display;
use std::ops::Index;

fn main() {
    let w1 = Wrap(vec!['I', 'b']);
    let s = "am".to_string();
    let w2 = Wrap(vec![&s]);
    let w3 = Wrap(vec![1, 2]);

    let mut trait_store: Vec<Box<Display>> = Vec::new();

    trait_store.push(Box::new(w1.index(0)));
    trait_store.push(Box::new(w2.index(0)));
    trait_store.push(Box::new(w3.index(0)));

    for el in trait_store {
        println!("{}", el);
    }
}

struct Wrap<T>(Vec<T>);

impl<T> Index<usize> for Wrap<T> {
    type Output = T;
    fn index(&self, index: usize) -> &Self::Output {
        &self.0[index]
    }
}

Answer 3

你好，我遇到了和你一样的问题。 “像 &Index<usize, Output = Display>。这不能直接与 Index 一起使用，但在我的问题中使用 Index 使它更容易一些。”

我没有查到Rust是否发布了一些相关的特性。但是我想出了一个相当愚蠢的方法来满足我的要求。

此方法仅在实现特征的结构可枚举时有效。假设你有三个结构 Index1, Index2, Index3，它们都实现了特征 Index<usize, Output = Display>

然后我们可以通过

简单地包装这些结构

pub enum Indices{
    Index1(Index1),
    Index2(Index2),
    Index3(Index3),
}

然后为枚举及其所有变体实现特征，有一个例子：

如何使用关联类型的非静态特征对象？

How to use non-'static trait objects with associated types?

rust

traits

associated-types

trait-objects