Rust中main末尾销毁的变量为何不满足'static生命周期？

我尝试传递一个捕获了局部变量的闭包，代码如下：

fn main() {

  /* snip */

  let COIN = some_function_call();

  /* snip */

  hermes.with_task(
    u32::MAX,
    1,
    1,
    Box::new(
      |hermes| {
        let mut rng = rand::thread_rng();
        Command::SpawnCommand(
          COIN, 
          Vec3::new(
            rng.gen_range(-WORLD_SIZE..WORLD_SIZE),
            5.5,
            rng.gen_range(-WORLD_SIZE..WORLD_SIZE)
          )
        )
      }
    )
  );

  /* snip */

}

被捕获的变量是COIN。

收到的错误如下：

error[E0597]: `COIN` does not live long enough
   --> src\main.rs:250:11
    |
246 | /     Box::new(
247 | |       |hermes| {
    | |       -------- value captured here
248 | |         let mut rng = rand::thread_rng();
249 | |         Command::SpawnCommand(
250 | |           COIN,
    | |           ^^^^ borrowed value does not live long enough
...   |
257 | |       }
258 | |     )
    | |_____- cast requires that `COIN` is borrowed for `'static`
...
272 |   }
    |   - `COIN` dropped here while still borrowed

with_task方法定义如下：

impl Hermes {

  /* snip */
  
  pub fn with_task<'a: 'static>(&mut self, repeat: u32, span: u32, offset: u32, f: Box<dyn Fn(&Hermes) -> Command + 'a>) -> usize {

    let t = TaskInfo {
      task: f,
      repeat,
      span,
      counter: offset,
    };

    self.tasks.push(t);

    self.tasks.len() - 1
  }

  /* snip */

}

最让我困惑的是错误提示里的这一行：

272 |   }
    |   - `COIN` dropped here while still borrowed

这正是main函数结束的位置，我完全搞不懂问题出在哪。

编辑
以下是可复现代码示例：

struct Foo {
    tasks: Vec<Box<dyn Fn(&Foo) -> Command>>,
}
impl Foo {
    fn with_task(&mut self, f: Box<dyn Fn(&Foo) -> Command>) {
        self.tasks.push(f);
    }
}

enum Command {
    Com1(usize),
}


fn main() {

    let VAR: usize = 0;
    let mut foo = Foo {
        tasks: Vec::new(),
    };

    foo.with_task(Box::new(
        |foo| {
            Command::Com1(VAR)
        }
    ));

}

问题原因与解决方法 #

核心原因 #

你的闭包被存储到了Hermes（或示例中的Foo）的tasks向量中，而这个向量的生命周期会超过main函数内的COIN（或VAR）变量。

看with_task的定义：'a: 'static要求传入的闭包必须拥有'static生命周期——也就是闭包捕获的所有变量要么是'static类型，要么被闭包拥有所有权（而非借用）。但当前闭包是借用了COIN，当main函数结束时COIN被销毁，闭包却仍存留在hermes.tasks中，这会导致悬垂引用，因此Rust编译器报错阻止。

解决方法 #

根据COIN的类型，有两种常见修复方式：

1. 让闭包获取变量所有权
   如果COIN的类型实现了Clone，可以在捕获时克隆它，让闭包拥有独立副本：

   Box::new(move |hermes| { // 添加move关键字转移所有权
       let mut rng = rand::thread_rng();
       Command::SpawnCommand(
           COIN.clone(), // 克隆变量生成副本
           Vec3::new(
               rng.gen_range(-WORLD_SIZE..WORLD_SIZE),
               5.5,
               rng.gen_range(-WORLD_SIZE..WORLD_SIZE)
           )
       )
   })
   

   如果类型无需克隆，直接用move关键字让闭包获取变量所有权即可：

   Box::new(move |hermes| { // move转移所有权
       let mut rng = rand::thread_rng();
       Command::SpawnCommand(
           COIN,
           Vec3::new(
               rng.gen_range(-WORLD_SIZE..WORLD_SIZE),
               5.5,
               rng.gen_range(-WORLD_SIZE..WORLD_SIZE)
           )
       )
   })
   

2. 将变量转为'static生命周期
   如果COIN的值全局不变，可以将其定义为静态变量：

   // 注意：静态变量初始化必须是编译期可计算的，若为运行期生成需使用lazy_static等库
   static COIN: CoinType = some_function_call(); 
   

错误提示解释 #

错误中提到COIN在main结束时被销毁但仍被借用，是因为闭包被存在hermes.tasks里，而hermes的生命周期（假设在main中创建）与main一致，但闭包借用了COIN，COIN在main结束时销毁，闭包却还存活，这违反了Rust的核心规则——引用的生命周期不能长于被引用变量的生命周期。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Plegeus