返回对内部集合的引用时的迭代器生命周期问题

Question

我有一个将数据延迟加载到内部向量中的结构（但对于示例，这是省略的）。然后我为 IntoIterator 类型实现 IntoIterator 和 Iterator：

struct EntryOwned(u32);
struct Entry<'a>(&'a u32);

impl<'a> EntryOwned {
    fn to_entry(&'a self) -> Entry<'a> {
        Entry(&self.0)
    }
}

struct LazyStruct {
    cache: Vec<EntryOwned>,
}

impl<'a> LazyStruct {
    fn new(data: Vec<EntryOwned>) -> LazyStruct {
        Self {
            cache: data,
        }
    }

    fn get_entry(&'a self, index: usize) -> Option<Entry<'a>> {
        match self.cache.get(index) {
            Some(entry_owned) => Some(entry_owned.to_entry()),
            None => None,
        }
    }
}

impl<'a> IntoIterator for &'a mut LazyStruct {
    type Item = Entry<'a>;
    type IntoIter = LazyStructIter<'a>;

    fn into_iter(self) -> Self::IntoIter {
        LazyStructIter {
            inner: self,
            current_index: 0,
        }
    }
}

struct LazyStructIter<'a> {
    inner: &'a mut LazyStruct,
    current_index: usize,
}

impl<'a> LazyStructIter<'a> {
    fn next_item(&'a mut self) -> Option<Entry<'a>> {
        if self.current_index > self.inner.cache.len() {
            return None;
        }
        let ret = self.inner.get_entry(self.current_index);
        self.current_index += 1;
        ret
    }
}

impl<'a> Iterator for LazyStructIter<'a> {
    type Item = Entry<'a>;

    fn next(&mut self) -> Option<Self::Item> {
        self.next_item()
    }
}

这让我遇到了一生的问题：

   Compiling playground v0.0.1 (/playground)
error[E0495]: cannot infer an appropriate lifetime for autoref due to conflicting requirements
  --> src/main.rs:64:14
   |
64 |         self.next_item()
   |              ^^^^^^^^^
   |
note: first, the lifetime cannot outlive the anonymous lifetime #1 defined on the method body at 63:5...
  --> src/main.rs:63:5
   |
63 | /     fn next(&mut self) -> Option<Self::Item> {
64 | |         self.next_item()
65 | |     }
   | |_____^
note: ...so that reference does not outlive borrowed content
  --> src/main.rs:64:9
   |
64 |         self.next_item()
   |         ^^^^
note: but, the lifetime must be valid for the lifetime `'a` as defined on the impl at 60:6...
  --> src/main.rs:60:6
   |
60 | impl<'a> Iterator for LazyStructIter<'a> {
   |      ^^
note: ...so that the types are compatible
  --> src/main.rs:64:14
   |
64 |         self.next_item()
   |              ^^^^^^^^^
   = note: expected  `&mut LazyStructIter<'_>`
              found  `&mut LazyStructIter<'a>`

引用的生命周期应该绑定到 LazyStruct，但我无法更改 Iter 特性，不接受任何生命周期说明符。我已经检查了类似问题的一些答案： Iterator returning items by reference, lifetime issue

编辑：Entry是一个更复杂的数据结构，无法复制。我必须将它绑定到特定的生命周期，因为它包含对事物的引用。

其中一个指出迭代器应该持有对原始集合的引用而不是拥有它，因为它不允许 return 具有自身生命周期的引用。但我无法让它发挥作用。那么，这里的参考应该怎么玩呢？

这里是playground example

非常欢迎任何帮助，提前谢谢大家！

Answer 1

通常您不需要在 Rust 中指定生命周期，除非两件事中的其中之一为真，引用绑定到未知的所有者，或者引用是静态的。 Rust 表示它期望 '_ 生命周期，这意味着它了解所有权并自行借用。

https://play.rust-lang.org/?version=stable&mode=debug&edition=2018&gist=c54f5f2f24e635dcfaa0fcbf69fa4ce0

struct EntryOwned(u32);
struct Entry(u32);

impl EntryOwned {
    fn to_entry(&self) -> Entry {
        Entry(self.0)
    }
}

struct LazyStruct {
    cache: Vec<EntryOwned>,
}

impl LazyStruct {
    fn new(data: Vec<EntryOwned>) -> LazyStruct {
        Self {
            cache: data,
        }
    }

    fn get_entry(&self, index: usize) -> Option<Entry> {
        match self.cache.get(index) {
            Some(entry_owned) => Some(entry_owned.to_entry()),
            None => None,
        }
    }
}

impl IntoIterator for LazyStruct {
    type Item = Entry;
    type IntoIter = LazyStructIter;

    fn into_iter(self) -> Self::IntoIter {
        LazyStructIter {
            inner: self,
            current_index: 0,
        }
    }
}

struct LazyStructIter {
    inner: LazyStruct,
    current_index: usize,
}

impl LazyStructIter {
    fn next_item(&mut self) -> Option<Entry> {
        if self.current_index > self.inner.cache.len() {
            return None;
        }
        let ret = self.inner.get_entry(self.current_index);
        self.current_index += 1;
        ret
    }
}

impl Iterator for LazyStructIter {
    type Item = Entry;

    fn next(&mut self) -> Option<Self::Item> {
        self.next_item()
    }
}


fn main() {
    // let json_data = r#"{"item_1" : 10, "item_2" : 100, "item_3" : 1000}"#;
    // if let Ok(data) = serde_json::from_str::<A>(json_data) {
    //     println!("{:?}", data);
    // }
    // else if let Ok(data) = serde_json::from_str::<B>(json_data) {
    //     println!("{:?}", data);
    // }
    for _ in 0..0 {
        println!("foo");    
    }
}

删除生命周期规范后，它可以正常编译并运行。

Answer 2

你不能。

您要求 next() 返回的每个项目都有一个生命周期与 LazyStructIter 迭代器的存在。

Iterator 界面无法做到这一点：

pub trait Iterator {
    type Item;
    fn next(&mut self) -> Option<Self::Item>;

但是可以使用定义为的特征：

trait FakeIterator<'a> {
    type Item;

    fn next(&'a mut self) -> std::option::Option<Self::Item>;
}

impl<'a> FakeIterator<'a> for LazyStructIter<'a> {
    type Item = Entry<'a>;

    fn next(&'a mut self) -> Option<Self::Item> {
        self.next_item()
    }
}

目标是拥有一种迭代器，其中 returns 项从自身借用 RFC 1598 - GAT.

另请参阅此 article，了解有关此主题的一系列解决方法。

返回对内部集合的引用时的迭代器生命周期问题

Iterator lifetime issue when returning references to inner collection

iterator

reference

lifetime

rust