Rust中生命周期是否会从代码块逃逸？两类案例矛盾解析

问题场景 #

以下Rust代码无法编译，报错信息：cannot borrow 'a' as mutable more than once at a time。代码块内的可变引用a1本该在代码块结束时终止生命周期，却导致后续无法再次可变借用a：

struct container<'x> {
    value: &'x i32,
}

impl<'x> container<'x> {
    fn f(&'x mut self) {}
}

fn main() {
    let v = 1;
    let mut a = container{value: &v}; // 'a----------+
    { //                                             |
        let a1 = & mut a; //'b---------------------+ |
        a1.f(); //                                 | |
        //end--------------------------------------+ |
    } //                                             |
    //end--------------------------------------------+
    let p = & mut a; // suppose to be 'c but 'b break out from block?
}

作为对比，这段代码可以正常编译：

fn i32_f<'a>(k: &'a mut i32) {}

fn main() {
    let mut v:i32 = 1;
    let mut i32_a = &mut v;
    { //                                             |
        let i32_a1 = & mut i32_a; //'b-------------+ |
        i32_f(i32_a1);  //                         | |
        //end--------------------------------------+ |
    } //                                             |
    //end--------------------------------------------+
    let i32_p = & mut i32_a; // works
}

疑问：为何container类型的引用生命周期能从代码块“逃逸”，而i32类型的引用却不会？这似乎违背了生命周期的一致性规则。

核心原因 #

问题出在container的f方法签名上：fn f(&'x mut self) {}，你把方法的self引用生命周期强制绑定到了结构体自身的生命周期'x。

具体拆解：

• 结构体container<'x>的生命周期'x是从main中a被创建开始，一直到main函数结束（也就是注释里的'a）。
• 当调用a1.f()时，a1的生命周期是代码块内的'b，但方法f要求传入的self引用生命周期必须是'x。Rust的借用检查器会强制把'b和'x对齐——也就是让'b的长度等于'x，相当于把a1的生命周期延长到了整个main函数。
• 这样一来，代码块结束后，a1的可变引用依然被认为是“有效”的，后续再创建p这个可变引用时，就触发了Rust的核心规则：同一时间只能有一个可变引用。

而i32的例子中没有这个问题：

• i32_f的签名是fn i32_f<'a>(k: &'a mut i32)，这里的生命周期'a是独立的，只需要覆盖函数调用的时间段即可。代码块结束后，i32_a1的生命周期正常终止，所以后续可以再次借用i32_a。

修复方法 #

只需要修改container的f方法签名，不要把self的引用生命周期和结构体的'x绑定，使用独立的生命周期（或者利用Rust的生命周期省略规则）：

impl<'x> container<'x> {
    // 使用独立生命周期
    fn f<'a>(&'a mut self) {}
}

或者更简洁，利用Rust自动省略生命周期的规则（对于方法来说，&mut self的生命周期会被自动推导为独立的）：

impl<'x> container<'x> {
    fn f(&mut self) {}
}

修改后，原代码就能正常编译，a1的生命周期会被限制在代码块内部，不会再“逃逸”。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Wilson Luniz