for <>语法与常规生存期绑定有何不同？

Question 1

考虑以下代码：

trait Trait<T> {}

fn foo<'a>(_b: Box<dyn Trait<&'a usize>>) {}
fn bar(_b: Box<dyn for<'a> Trait<&'a usize>>) {}

这两个函数foo和bar似乎都接受a Box<Trait<&'a usize>>，尽管foo它比bar。它们之间有什么区别？

另外，在什么情况下我需要for<>上述语法？我知道Rust标准库在内部使用它（通常与闭包相关），但是为什么我的代码需要它？

Question 2

for<>语法称为高阶特征绑定（HRTB），实际上引入它的主要原因是闭包。

总之，之间的差foo和bar是，在foo()寿命为内部usize参考设置由呼叫者的功能，而在bar()相同的寿命，提供由函数本身。这种区别对于foo/的实现非常重要bar。

但是，在这种特殊情况下，当Trait没有使用类型参数的方法时，这种区别是没有意义的，因此让我们想象一下，Trait看起来像这样：

trait Trait<T> {
    fn do_something(&self, value: T);
}

请记住，生存期参数与通用类型参数非常相似。使用泛型函数时，始终指定其所有类型参数，并提供具体类型，然后编译器使函数单一化。同样的事情会终身参数：当你调用哪个有一生的时间参数的函数，你指定的一生，虽然含蓄：

// imaginary explicit syntax
// also assume that there is TraitImpl::new::<T>() -> TraitImpl<T>,
// and TraitImpl<T>: Trait<T>

'a: {
    foo::<'a>(Box::new(TraitImpl::new::<&'a usize>()));
}

现在foo()，该值有什么限制，即它可以调用哪些参数do_something()。例如，它将不会编译：

fn foo<'a>(b: Box<Trait<&'a usize>>) {
    let x: usize = 10;
    b.do_something(&x);
}

这不会编译，因为局部变量的生命周期严格小于生命周期参数指定的生命周期（我认为很清楚为什么如此），因此您无法调用，b.do_something(&x)因为它要求其参数具有生命周期'a，即严格大于x。

但是，您可以执行以下操作bar：

fn bar(b: Box<for<'a> Trait<&'a usize>>) {
    let x: usize = 10;
    b.do_something(&x);
}

之所以可行，是因为现在bar可以选择所需的生存期，而不是的调用者bar。

当您使用接受引用的闭包时，这确实很重要。例如，假设您要在上编写一个filter()方法Option<T>：

impl<T> Option<T> {
    fn filter<F>(self, f: F) -> Option<T> where F: FnOnce(&T) -> bool {
        match self {
            Some(value) => if f(&value) { Some(value) } else { None }
            None => None
        }
    }
}

这里的闭包必须接受对 T因为否则将无法返回该选项中包含的值（这与filter()迭代器上的推理相同）。

但是，生存时间应该&T在FnOnce(&T) -> bool有？请记住，我们不仅仅在函数签名中指定生存期，还因为存在生存期省略。实际上，编译器会在函数签名内为每个引用插入生命周期参数。这里应该是有些关联的寿命&T在FnOnce(&T) -> bool。因此，扩展上述签名的最“明显”的方式是：

fn filter<'a, F>(self, f: F) -> Option<T> where F: FnOnce(&'a T) -> bool

但是，这行不通。如结合的例子Trait以上，寿命'a是严格长比任何本地变量的生存期在这个函数中，包括value匹配语句内。因此，不可能适用f于&value，因为一辈子不匹配。用这种签名编写的上述函数将无法编译。

另一方面，如果我们filter()像这样扩展签名（实际上，这就是现在在Rust中对闭包进行生存期删除的方式）：

fn filter<F>(self, f: F) -> Option<T> where F: for<'a> FnOnce(&'a T) -> bool

然后调用f与&value作为参数是完全有效的：我们现在可以选择生存期，因此使用局部变量的生存期绝对可以。这就是HRTB非常重要的原因：没有它们，您将无法表达很多有用的模式。

您还可以在Nomicon中阅读有关HRTB的另一种解释。