能否为AsRef trait指定'static生命周期？附解决方案探讨

能不能给AsRef trait指定特定的生命周期（比如'static）？实际尝试后发现不可行，下面详细说明原因及可行方案。

问题场景 #

定义一个编译期值已知的Car单元枚举，希望实现AsRef<str>时返回&'static str：

enum Car {
    Ferrari,
    Fiat,
}

impl AsRef<str> for Car {
    fn as_ref(&self) -> &'static str {
        match self {
            Self::Ferrari => "ferrari",
            Self::Fiat => "fiat",
        }
    }
}

虽然实现里把as_ref的返回签名改成了&'static str，但通过trait调用时，编译器仍会遵循AsRef自身的生命周期规则，无法获得'static生命周期。比如执行以下代码会报错：

let cars: Vec<Car> = vec![Car::Ferrari, Car::Fiat];
let names: Vec<&'static str> = cars.into_iter().map(|car| car.as_ref()).collect();

错误信息：

cannot return value referencing function parameter car returns a value referencing data owned by the current function

原因解析 #

AsRef trait的核心定义是固定的，其as_ref方法的返回引用生命周期与self的生命周期绑定：

pub trait AsRef<T: ?Sized> {
    fn as_ref(&self) -> &T;
}

根据Rust的生命周期省略规则，这里的&T等价于&'a T，其中'a是&self的生命周期。也就是说，无论实现时写什么生命周期，通过trait调用时，编译器只会认为返回引用的生命周期和self一致。

在报错的代码中，into_iter()取出的car是闭包内的临时值，生命周期仅限于闭包执行期间，编译器会默认as_ref()返回的引用和car同生命周期，自然无法转换成'static，从而触发错误。

可行解决方案 #

自定义一个明确返回'static引用的trait：

pub trait AsStaticRef<T>
where
    T: ?Sized,
{
    fn as_static_ref(&self) -> &'static T;
}

impl AsStaticRef<str> for Car {
    fn as_static_ref(&self) -> &'static str {
        match self {
            Self::Ferrari => "ferrari",
            Self::Fiat => "fiat",
        }
    }
}

这个trait的方法签名明确指定返回&'static T，编译器能正确识别返回值的生命周期，调用时不会再和self的生命周期绑定，完美解决问题。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Max