引用其他闭包的存储闭包

Question

我正在尝试建立一个回调系统，其中任何回调都可以被封装在另一个回调中，以在调用之前或之后修改它的行为。下面的代码可以工作：

type Closure = Box<Fn(&i32) -> i32>;

fn foo() {
    let add_closure = |closure: Closure| {
        let bar: Closure = Box::new(move |x| {
            println!("{}", x);
            closure(x)
        });
    };

    add_closure(Box::new(|&x| x + 2));
}

fn main() {
    foo()
}

但是一旦我给闭包添加了生命周期限制，它就不会：

type Closure<'a> = Box<Fn(&'a i32) -> i32>;

fn foo<'a>() {
    let add_closure = |closure: Closure<'a>| {
        let bar: Closure<'a> = Box::new(move |x| {
            println!("{}", x);
            closure(x)
        });
    };

    add_closure(Box::new(|&x| x + 2));
}

fn main() {
    foo()
}

我得到了这个错误：

./vec_closure.rs:5:32: 8:11 error: the type `[closure@./vec_closure.rs:5:41: 8:10 closure:Box<core::ops::Fn(&'a i32) -> i32 + 'static>]` does not fulfill the required lifetime [E0477]
./vec_closure.rs:5         let bar: Closure<'a> = Box::new(move |x| {
./vec_closure.rs:6             println!("{}", x);
./vec_closure.rs:7             closure(x)
./vec_closure.rs:8         });
note: type must outlive the static lifetime
error: aborting due to previous error

似乎添加生命周期限制会导致Box变成'static，但我不明白这是为什么，也不知道如何避免它。

Answer 1

首先，您需要知道Box<T>在其中有一个隐含的生命周期；如果您要详细说明它，那么它应该是Box<T + 'static>。这样做的原因是，一个Box可以像你想要的那样生存，所以你存储在它里面的东西也需要像你想的那样生存。只有具有'static生存期的类型才符合条件。换句话说，这可以防止您装箱只是暂时有效的东西(比如&'a T只对'a有效)。

所以Box<Fn(&'a i32) -> i32>实际上就是Box<(Fn(&'a i32) -> i32) + 'static>。但是，这是一个问题，因为那个'a。你可能会认为这是在说“闭包需要某个生命周期的指针”，但事实并非如此，它是说闭包作为一个整体在某个生命周期上被参数化，因此，只有在该生命周期内闭包才有效。

换句话说，不是说“这个类型是一个带指针的闭包(对'a有效)”，而是“这个类型(对'a有效)是一个带指针的闭包(对'a也有效)”。

这与作为Box<T>类型一部分的隐式'static不兼容，因此它将无法工作。

你真正想要的是让闭包在任何旧的生命周期中都有效，这就是它的参数是受约束的。您可以使用Higher-Rank Trait Bounds来完成此操作，如下所示：

type Closure = Box<for<'a> Fn(&'a i32) -> i32>;

现在，不是选择Closure类型有效的特定生存期，而是说类型本身始终有效，但参数的类型受某个任意生存期的约束。

在这一点上，您可以用Closure替换Closure<'a>，它可以工作。

type Closure = Box<for<'a> Fn(&'a i32) -> i32>;

fn foo<'a>() {
    let add_closure = |closure: Closure| {
        let bar: Closure = Box::new(move |x| {
            println!("{}", x);
            closure(x)
        });
    };

    add_closure(Box::new(|&x| x + 2));
}

fn main() {
    foo()
}