实现Deref的Rust结构体能否返回外部数据的引用？

我定义了Idx<'a>结构体，它持有&'a Foo和一个索引，逻辑上是对Foo内部数据的引用，且Foo的生命周期长于Idx。我希望让Idx实现Deref trait，使其能解引用到Foo包含的内容，但编写的代码无法通过编译：

use std::ops::Deref;

struct Foo {
    xs: Vec<u8>,
}

struct Idx<'a>(&'a Foo, usize);

impl<'a> Deref for Idx<'a> {
    type Target = u8;
    fn deref(&self) -> &u8 {
        &self.0.xs[self.1]
    }
}

fn main() {
    let foo = Foo {
        xs: vec!(10, 11, 12),
    };
    let mut xs_refs: Vec<&u8> = vec!();
    for i in 0..3 {
       let idx = Idx(&foo, i);
       xs_refs.push(&*idx);
    }
}

错误原因 #

编译失败的核心是生命周期推导不匹配。默认情况下，Deref::deref的方法签名被编译器推导为：

fn deref(&'b self) -> &'b Self::Target;

这里返回的引用生命周期与&self的临时生命周期'b绑定，而idx是循环内的局部变量，生命周期仅在当前迭代有效。但我们需要返回的引用生命周期与Idx持有的&'a Foo的生命周期'a（即foo的全局生命周期）绑定。

正确实现 #

显式指定deref方法的返回引用生命周期为'a，与Idx内部的Foo引用生命周期对齐：

use std::ops::Deref;

struct Foo {
    xs: Vec<u8>,
}

struct Idx<'a>(&'a Foo, usize);

impl<'a> Deref for Idx<'a> {
    type Target = u8;
    // 显式标注返回引用的生命周期为'a，与Idx持有的Foo引用一致
    fn deref(&self) -> &'a u8 {
        &self.0.xs[self.1]
    }
}

fn main() {
    let foo = Foo {
        xs: vec!(10, 11, 12),
    };
    let mut xs_refs: Vec<&u8> = vec!();
    for i in 0..3 {
       let idx = Idx(&foo, i);
       xs_refs.push(&*idx);
    }
}

原理说明 #

通过显式标注返回类型为&'a u8，我们向编译器表明：解引用Idx得到的引用，其有效性依赖于Foo的生命周期'a，而非&Idx的临时生命周期。这样编译器就能确认xs_refs中存储的引用在整个main函数内都有效，不会因idx的销毁而失效。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者ajp