迭代器的生命周期混淆

Question

我是 Rust 的新手，目前一直在关注 Learning Rust With Entirely Too Many Linked Lists 个例子。在 IterMut 部分之前，一切对我来说都很有意义。然而，在实现 IterMut（与教程不同的方式）时，我对 Rust 中的生命周期机制感到完全困惑。情况是这样的，首先我只是定义要实现的堆栈：

pub struct List<T> {
    head: Link<T>,
}

type Link<T> = Option<Box<Node<T>>>;

struct Node<T> {
    elem: T,
    next: Link<T>,
}

好的，那么当我尝试以下列方式实现迭代器时：

pub struct IterMut<'a, T>{
    this: &'a mut Link<T>
}

impl<T> List<T> {
    pub fn iter_mut(&mut self) -> IterMut<T> {
        IterMut {
            this: &mut self.head
        }
    }
}

impl<'a, T> Iterator for IterMut<'a, T>{
    type Item = &'a mut T;
    fn next(&mut self) -> Option<Self::Item> {
        if let Some(node) = self.this {
            Some(&mut node.elem)
        } else {
            None
        }
    }
}

它不会编译，结果是：

error: lifetime may not live long enough
impl<'a, T> Iterator for IterMut<'a, T>{
    -- lifetime `'a` defined here
    type Item = &'a mut T;
    fn next(&mut self) -> Option<Self::Item> {
            - let's call the lifetime of this reference `'1`
        if let Some(node) = self.this {
            Some(&mut node.elem)
            ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ returning this value requires that `'1` must outlive `'a`

原来我是这样实现函数next的，使用as_mut和map:

// function body in the fn next
self.this.as_mut().map(|node|{
    self.this = &mut node.next;
    &mut node.elem
})

这也会触发编译错误（不兼容的生命周期）。

因此我想知道这里发生了什么，fn next 中的 self 不应该与 IterMut ('a) 具有相同的生命周期吗？这种情况有什么解决方法吗？

Answer 1

主要问题在于试图引用整个 head。当该引用存在时，您不能分发对其中任何内容的可变引用。不过，您只需要访问 head 内的 Node。所以首先，我们重构 IterMut 以仅保留对任何给定 Node:

的引用

pub struct IterMut<'a, T>{
    this: Option<&'a mut Node<T>>
}

现在，要从 head 中获取它，我们使用 Option 提供的便捷方法 as_deref_mut()。它只是给我们一个可变的引用，指向里面的内容（如果有的话）：

impl<T> List<T> {
    pub fn iter_mut(&mut self) -> IterMut<'_, T> {
        IterMut {
            this: self.head.as_deref_mut(),
        }
    }
}

现在，'a 只与那个 Node 相关联，我们可以用它做我们想做的事，比如 takeing 它：

impl<'a, T> Iterator for IterMut<'a, T>{
    type Item = &'a mut T;
    fn next(&mut self) -> Option<Self::Item> {
        if let Some(node) = self.this.take() {
            self.this = node.next.as_deref_mut();
            Some(&mut node.elem)
        } else {
            None
        }
    }
}

我们可以通过一个简单的 map 调用来简化它：

impl<'a, T> Iterator for IterMut<'a, T>{
    type Item = &'a mut T;
    fn next(&mut self) -> Option<Self::Item> {
        self.this.take().map(|node| {
            self.this = node.next.as_deref_mut();
            &mut node.elem
        })
    }
}

迭代器的生命周期混淆

Lifetime Confusion for iterator

rust

lifetime