为何Rust编译器要求可克隆结构体的泛型参数T实现Clone？

Clone trait文档指出：若所有字段均实现Clone，则可通过#[derive]派生该trait。但实际场景中，即便所有字段都实现了Clone，却可能出现无法派生的情况。

以下是简化示例代码：

use std::fmt;
use std::rc::Rc;

trait Printer: Clone {
    fn print(&self) -> ();
}

#[derive(Clone)]
struct ClosurePrinter<T: fmt::Display> {
    get_value: Rc<dyn Fn() ->T>,
}

impl<T: fmt::Display> ClosurePrinter<T> {
    pub fn new(get_value: Rc<dyn Fn() -> T>) -> ClosurePrinter<T> {
        ClosurePrinter { get_value }
    }
}

impl<T: fmt::Display> Printer for ClosurePrinter<T> {
    fn print(&self) -> () {
        println!("{}", (self.get_value)())
    }
}

ClosurePrinter结构体仅有一个字段get_value: Rc<dyn Fn() -> T>，Rc已实现Clone，按道理字段应该是可克隆的，但编译器却坚持要求T也必须实现Clone，错误信息如下：

error[E0277]: the trait bound `T: Clone` is not satisfied
  --> src/lib.rs:19:23
   |
19 | impl<T: fmt::Display> Printer for ClosurePrinter<T> {
   |                       ^^^^^^^ the trait `Clone` is not implemented for `T`
   |
note: required because of the requirements on the impl of `Clone` for `ClosurePrinter<T>`
  --> src/lib.rs:8:10
   |
8  | #[derive(Clone)]
   |          ^^^^^
note: required by a bound in `Printer`
  --> src/lib.rs:4:16
   |
4  | trait Printer: Clone {
   |                ^^^^^ required by this bound in `Printer`
   = note: this error originates in the derive macro `Clone` (in Nightly builds, run with -Z macro-backtrace for more info)
help: consider further restricting this bound
   |
19 | impl<T: fmt::Display + std::clone::Clone> Printer for ClosurePrinter<T> {
   |                      +++++++++++++++++++

请问为何Rust编译器会坚持要求T必须实现Clone？

问题出在#[derive(Clone)]宏的行为逻辑上：

1. 虽然Rc<T>的Clone实现仅要求T: ?Sized（这一点trait对象dyn Fn() -> T完全满足），但derive(Clone)在处理trait对象类型的字段时，会额外要求该trait对象实现Clone。
2. 但Clone trait的定义是fn clone(&self) -> Self，其中返回值Self对于trait对象来说是未大小化类型（?Sized），这导致Clone trait不具备对象安全性——也就是说，dyn Fn() -> T无法直接实现Clone。
3. 为了绕过这个限制，derive(Clone)会退而要求trait对象关联的类型参数T实现Clone，但这其实是不必要的：我们克隆Rc<dyn Fn() -> T>时只是复制引用计数，根本不需要克隆内部的闭包或T类型的值。

解决这个问题的核心方法是手动实现Clone trait，替代derive宏：

use std::fmt;
use std::rc::Rc;

trait Printer: Clone {
    fn print(&self) -> ();
}

struct ClosurePrinter<T: fmt::Display> {
    get_value: Rc<dyn Fn() ->T>,
}

// 手动实现Clone，无需额外约束
impl<T: fmt::Display> Clone for ClosurePrinter<T> {
    fn clone(&self) -> Self {
        ClosurePrinter {
            get_value: self.get_value.clone(),
        }
    }
}

impl<T: fmt::Display> ClosurePrinter<T> {
    pub fn new(get_value: Rc<dyn Fn() -> T>) -> ClosurePrinter<T> {
        ClosurePrinter { get_value }
    }
}

impl<T: fmt::Display> Printer for ClosurePrinter<T> {
    fn print(&self) -> () {
        println!("{}", (self.get_value)())
    }
}

手动实现的Clone仅调用Rc的clone方法，不会添加任何额外约束，完全符合我们的需求，编译器也不会再要求T实现Clone。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Daniel Wolf