如何在Rust泛型函数中同时使用非所有权迭代器与消费型迭代器

背景 #

在Rust中，我们可以对集合调用.iter()创建非所有权迭代器（返回集合元素的引用），也可以调用.into_iter()创建消费型迭代器（返回从集合中移出的值）。.iter()没有对应的 trait，但可以通过对集合的引用调用.into_iter()达到同样效果。

比如下面的函数可以正常编译：

fn test_vec(vec: Vec<i32>) {
    let i1 = (&vec).into_iter(); // 创建非所有权迭代器
    let i2 = (&vec).into_iter(); // 再创建一个

    let i3 = vec.into_iter(); // 创建消费型迭代器，会消耗集合

    // 无法再创建非所有权迭代器
}

泛型化后的问题 #

想要将函数泛型化，使其支持任何实现IntoIterator<Item=i32>的集合，修改后的代码却无法编译：

fn test_generic<T: IntoIterator<Item = i32>>(vec: T) {
    let i1 = (&vec).into_iter(); // 创建非所有权迭代器
    let i2 = (&vec).into_iter(); // 再创建一个

    let i3 = vec.into_iter(); // 创建消费型迭代器，会消耗集合

    // 无法再创建非所有权迭代器
}

编译报错 #

|     let i1 = (&vec).into_iter(); // 创建非所有权迭代器
    |              ^^^^^^^-----------
    |              |      |
    |              |      value moved due to this method call
    |              move occurs because value has type `T`, which does not implement the `Copy` trait
    |
note: this function takes ownership of the receiver `self`, which moves value

疑问 #

明明只是尝试复制&T类型的引用（不可变引用本身可以随意复制），为什么编译器要求T而非&T实现Copy trait？

原因分析 #

问题出在泛型约束的范围上：

1. 原函数中Vec<i32>的引用&Vec<i32>本身实现了IntoIterator<Item=&i32>，所以调用(&vec).into_iter()时，编译器会找到针对&Vec<i32>的IntoIterator实现——这个实现的into_iter方法接收的是self: &Vec<i32>（引用类型，本身是Copy的，因此可以多次调用）。
2. 泛型版本中，我们只约束了T: IntoIterator<Item=i32>，也就是**T自身**可以转换为产出i32的消费型迭代器，但并没有约束&T实现IntoIterator。此时编译器找不到&T对应的IntoIterator实现，就会尝试自动解引用&T得到T，然后调用T的into_iter方法——而这个方法需要获取T的所有权，导致vec被移动。因为T没有实现Copy，移动后就无法再次使用，因此触发报错。

解决方法 #

需要补充泛型约束，要求T的不可变引用也实现IntoIterator：

fn test_generic<T>(vec: T)
where
    T: IntoIterator<Item = i32>,
    // 约束任意生命周期下的&T都实现IntoIterator
    for<'a> &'a T: IntoIterator,
{
    let i1 = (&vec).into_iter();
    let i2 = (&vec).into_iter();

    let i3 = vec.into_iter();
}

如果需要明确引用迭代器的产出类型（比如&i32），可以将约束写得更具体：

fn test_generic<T>(vec: T)
where
    T: IntoIterator<Item = i32>,
    for<'a> &'a T: IntoIterator<Item = &'a i32>,
{
    let i1 = (&vec).into_iter();
    let i2 = (&vec).into_iter();

    let i3 = vec.into_iter();
}

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Daniel