当U为引用时，如何为Fn(&T)->U中的U绑定&T的生命周期？

可以为引用类型的U绑定&T的生命周期，关键是要在map_ref方法中明确关联输入引用与返回值的生命周期关系。

原代码问题分析 #

原map_ref的签名没有约束闭包输入引用和返回值U的生命周期：

fn map_ref<U, F>(&self, f: F) -> Foo<U>
where
    F: Fn(&T) -> U,

当U是引用类型时，编译器无法推断出返回的引用和&self（即&T的来源）的生命周期关联，会默认认为返回的引用可能有独立的生命周期，进而担心它会比self存活更久，导致悬空引用，因此编译报错。

修改方案 #

引入泛型生命周期'a，将&self的生命周期、闭包输入&T的生命周期，以及返回值U（如果是引用）的生命周期绑定在一起：

struct Foo<T>(T);

impl<T> Foo<T> {
    fn map_ref<'a, U, F>(&'a self, f: F) -> Foo<U>
    where
        F: Fn(&'a T) -> U,
    {
        Foo(f(&self.0))
    }
}

fn main() {
    let foo: Foo<i32> = Foo(42);
    let bar: Foo<i64> = foo.map_ref(|x| *x as i64); // 依然正常工作
    let baz: Foo<&i32> = foo.map_ref(|x| x); // 现在编译通过
}

原理说明 #

通过'a生命周期参数，我们告诉编译器：

1. 方法接收的&self拥有生命周期'a
2. 闭包的输入参数&T必须是&'a T（和self同生命周期）
3. 闭包返回的U如果是引用类型，其生命周期也必须是'a

这样编译器就能确认，返回的Foo<&i32>中的引用不会超过foo的生命周期，不会出现悬空引用的问题，同时也保留了原方法对非引用类型U的支持（比如i64的情况）。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Lingxuan Ye