将异步函数存入结构体时为何需要指定生命周期？

有一段Rust代码，当保留Tasks结构体的生命周期'a时可以正常编译运行，但移除该生命周期后出现编译错误，具体代码及错误信息如下：

可正常编译的代码 #

#[derive(Default, Serialize, Deserialize, Debug, Eq, Hash, PartialEq)]
pub struct Component {
    name: String,
    module: String,
    r#type: String,
    url: String,
    hash: Option<String>,
    #[serde(skip)]
    retied_times: i8,
}

struct Tasks<'a, F>
where
    F: Future<Output = Result<()>>,
{
    foo: fn(&'a str, &'a Component) -> F,
}

impl<'a, F> Tasks<'a, F>
where
    F: Future<Output = Result<()>>,
{
    pub async fn call(&self, target_dir: &'a str, component: &'a Component) {
        (self.foo)(target_dir, component).await;
    }
}

pub async fn process(target_dir: &str, component: &Component) {
    let task = Tasks { foo: download };
    task.call(target_dir, component);
}

async fn download(target_dir: &str, component: &Component) -> Result<()> {
    //...
    Ok(())
}

移除生命周期'a后的编译错误 #

--> src/lib.rs:28:29
   |
28 |     let task = Tasks { foo: download };
   |                             ^^^^^^^^ one type is more general than the other
   |
   = note: expected fn pointer `for<'r, 's> fn(&'r str, &'s component::Component) -> _`
                 found fn item `for<'r, 's> fn(&'r str, &'s component::Component) -> impl Future<Output = Result<(), anyhow::Error>> {download}`

原因分析 #

• 带'a生命周期的情况：Tasks<'a, F>中的函数指针类型fn(&'a str, &'a Component) -> F，把两个输入参数的生命周期都绑定到了结构体的'a上。此时编译器可以将download函数的输入生命周期统一约束为'a，它返回的Future类型也会固定为和'a绑定的具体类型，刚好匹配F的要求，因此能正常编译。

• 移除'a后的情况：此时Tasks<F>的函数指针类型会被编译器推断为需要支持任意生命周期组合（即for<'r, 's> fn(&'r str, &'s Component) -> F），意思是这个函数指针要能接受任意生命周期的&str和&Component，并且始终返回同一个F类型的Future。但download函数的返回值impl Future是和它的输入生命周期强绑定的——不同的输入生命周期会生成不同的Future类型，无法做到对所有生命周期都返回同一个固定的F，这就导致了编译器报错的“类型通用性不匹配”问题。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者lucian