特征和生命周期边界

^语法

类型参数边界 :

   类型参数边界 ( + 类型参数边界 )^* +^?

类型参数边界 :

      生命周期 | 特征边界

特征边界 :

      ?^? 生命周期列表^? 类型路径

   | ( ?^? 生命周期列表^? 类型路径 )

生命周期边界 :

   ( 生命周期 + )^* 生命周期^?

生命周期 :

      生命周期或标签

   | 'static

   | '_

特征和生命周期边界为泛型项提供了一种限制哪些类型和生命周期可以用作其参数的方法。可以在 where 子句中的任何类型上提供边界。对于某些常见情况，还有一些简写形式

在声明泛型参数后编写的边界：fn f<A: Copy>() {} 与 fn f<A>() where A: Copy {} 相同。
在特征声明中作为超特征：trait Circle : Shape {} 等价于 trait Circle where Self : Shape {}。
在特征声明中作为关联类型的边界：trait A { type B: Copy; } 等价于 trait A where Self::B: Copy { type B; }。

使用项目时，必须满足项目上的边界。在对泛型项进行类型检查和借用检查时，可以使用边界来确定某个类型的特征是否已实现。例如，给定 Ty: Trait

在泛型函数体中，可以在 Ty 值上调用 Trait 中的方法。同样，可以使用 Trait 上的关联常量。
可以使用 Trait 中的关联类型。
可以使用 Ty 作为 T 来使用具有 T: Trait 边界的泛型函数和类型。

#![allow(unused)]
fn main() {
type Surface = i32;
trait Shape {
    fn draw(&self, surface: Surface);
    fn name() -> &'static str;
}

fn draw_twice<T: Shape>(surface: Surface, sh: T) {
    sh.draw(surface);           // Can call method because T: Shape
    sh.draw(surface);
}

fn copy_and_draw_twice<T: Copy>(surface: Surface, sh: T) where T: Shape {
    let shape_copy = sh;        // doesn't move sh because T: Copy
    draw_twice(surface, sh);    // Can use generic function because T: Shape
}

struct Figure<S: Shape>(S, S);

fn name_figure<U: Shape>(
    figure: Figure<U>,          // Type Figure<U> is well-formed because U: Shape
) {
    println!(
        "Figure of two {}",
        U::name(),              // Can use associated function
    );
}
}

在定义项目时，将检查不使用项目的参数或高阶生命周期的边界。如果此类边界为假，则会出错。

在使用项目时，也会对某些泛型类型检查 Copy、Clone 和 Sized 边界，即使该使用没有提供具体的类型。将 Copy 或 Clone 作为可变引用、特征对象或切片的边界是错误的。将 Sized 作为特征对象或切片的边界是错误的。

#![allow(unused)]
fn main() {
struct A<'a, T>
where
    i32: Default,           // Allowed, but not useful
    i32: Iterator,          // Error: `i32` is not an iterator
    &'a mut T: Copy,        // (at use) Error: the trait bound is not satisfied
    [T]: Sized,             // (at use) Error: size cannot be known at compilation
{
    f: &'a T,
}
struct UsesA<'a, T>(A<'a, T>);
}

特征和生命周期边界也用于命名特征对象。

`?Sized`

? 仅用于放宽类型参数或关联类型的隐式 Sized 特征边界。?Sized 不能用作其他类型的边界。

生命周期边界

生命周期边界可以应用于类型或其他生命周期。边界 'a: 'b 通常读作 'a 比 'b 活得长。'a: 'b 表示 'a 的持续时间至少与 'b 一样长，因此只要 &'b () 有效，引用 &'a () 就有效。

#![allow(unused)]
fn main() {
fn f<'a, 'b>(x: &'a i32, mut y: &'b i32) where 'a: 'b {
    y = x;                      // &'a i32 is a subtype of &'b i32 because 'a: 'b
    let r: &'b &'a i32 = &&0;   // &'b &'a i32 is well formed because 'a: 'b
}
}

T: 'a 表示 T 的所有生命周期参数都比 'a 活得长。例如，如果 'a 是一个无约束的生命周期参数，则 i32: 'static 和 &'static str: 'a 是满足的，但 Vec<&'a ()>: 'static 不满足。

高阶特征边界

生命周期列表 :

for 泛型参数

特征边界可能在生命周期上是 *高阶* 的。这些边界指定了对 *所有* 生命周期都为真的边界。例如，像 for<'a> &'a T: PartialEq<i32> 这样的边界将需要如下实现

#![allow(unused)]
fn main() {
struct T;
impl<'a> PartialEq<i32> for &'a T {
    // ...
   fn eq(&self, other: &i32) -> bool {true}
}
}

然后可以用来将任何生命周期的 &'a T 与 i32 进行比较。

这里只能使用高阶边界，因为引用的生命周期比函数上任何可能的生命周期参数都要短

#![allow(unused)]
fn main() {
fn call_on_ref_zero<F>(f: F) where for<'a> F: Fn(&'a i32) {
    let zero = 0;
    f(&zero);
}
}

更高等级的生命周期也可以在特征之前指定：唯一的区别是生命周期参数的作用域，它只扩展到后面特征的末尾，而不是整个边界。这个函数等价于上一个。

#![allow(unused)]
fn main() {
fn call_on_ref_zero<F>(f: F) where F: for<'a> Fn(&'a i32) {
    let zero = 0;
    f(&zero);
}
}

隐含边界

类型良好定义所需的生命周期边界有时会被推断。

#![allow(unused)]
fn main() {
fn requires_t_outlives_a<'a, T>(x: &'a T) {}
}

类型参数 T 必须比 'a 活得更久，才能使类型 &'a T 良好定义。这是推断出来的，因为函数签名包含类型 &'a T，只有在 T: 'a 成立的情况下才有效。

隐含边界会为函数的所有参数和输出添加。在 requires_t_outlives_a 内部，即使您没有明确指定，也可以假设 T: 'a 成立。

#![allow(unused)]
fn main() {
fn requires_t_outlives_a_not_implied<'a, T: 'a>() {}

fn requires_t_outlives_a<'a, T>(x: &'a T) {
    // This compiles, because `T: 'a` is implied by
    // the reference type `&'a T`.
    requires_t_outlives_a_not_implied::<'a, T>();
}
}

#![allow(unused)]
fn main() {
fn requires_t_outlives_a_not_implied<'a, T: 'a>() {}
fn not_implied<'a, T>() {
    // This errors, because `T: 'a` is not implied by
    // the function signature.
    requires_t_outlives_a_not_implied::<'a, T>();
}
}

只有生命周期边界是隐含的，特征边界仍然必须显式添加。因此，以下示例会导致错误。

#![allow(unused)]
fn main() {
use std::fmt::Debug;
struct IsDebug<T: Debug>(T);
// error[E0277]: `T` doesn't implement `Debug`
fn doesnt_specify_t_debug<T>(x: IsDebug<T>) {}
}

对于任何类型的类型定义和 impl 块，也会推断生命周期边界。

#![allow(unused)]
fn main() {
struct Struct<'a, T> {
    // This requires `T: 'a` to be well-formed
    // which is inferred by the compiler.
    field: &'a T,
}

enum Enum<'a, T> {
    // This requires `T: 'a` to be well-formed,
    // which is inferred by the compiler.
    //
    // Note that `T: 'a` is required even when only
    // using `Enum::OtherVariant`.
    SomeVariant(&'a T),
    OtherVariant,
}

trait Trait<'a, T: 'a> {}

// This would error because `T: 'a` is not implied by any type
// in the impl header.
//     impl<'a, T> Trait<'a, T> for () {}

// This compiles as `T: 'a` is implied by the self type `&'a T`.
impl<'a, T> Trait<'a, T> for &'a T {}
}

Rust 参考手册

特征和生命周期边界

?Sized

生命周期边界

高阶特征边界

隐含边界

`?Sized`