为何在await Future引用前需要先对其执行Pin操作？

在使用Tokio的select!时会遇到一个规则：如果要.await一个Future的引用，被引用的Future必须被Pin住，或者实现了Unpin trait。比如下面的代码就无法编译：

let fut = example(); // example 是一个 async 函数
(&mut fut).await;

对应的编译错误信息如下：

error[E0277]: `from_generator::GenFuture<[static generator@src/main.rs:15:27: 17:2]>` cannot be unpinned
... snip ...
within `impl futures::Future<Output = i32>`, the trait `Unpin` is not implemented for `from_generator::GenFuture<[static generator@src/main.rs:15:27: 17:2]>`
... snip ...
note: consider using `Box::pin`

而对Future执行Pin操作后，代码就能正常编译运行：

let fut = example(); // example 是一个 async 函数
tokio::pin!(fut);
(&mut fut).await;

核心原因：Future的状态机特性与内存安全 #

async函数生成的Future本质是状态机：当你在async块里使用.await时，Future会暂停执行，等待子任务完成；恢复时需要从暂停的位置继续，这依赖于Future内部保存的状态（比如局部变量、未完成的子任务等）。

有些Future的内部状态会包含指向自身内部数据的指针（比如async块中捕获的变量，在暂停后需要准确找到这些变量的位置）。如果Future在内存中被移动（比如被转移到另一个栈帧或堆内存），这些内部指针就会指向无效的内存地址，导致内存不安全。

• Unpin trait的作用是标记一个Future可以被安全移动——实现这个trait的Future，内部不会持有指向自身的指针，移动后不会破坏状态。
• 默认情况下，async函数生成的Future（由GenFuture包装）不会自动实现Unpin，因为编译器无法保证它内部没有这类自引用指针。

当你尝试.await一个&mut Fut类型的引用时，编译器需要确保这个Future不会被移动：如果Fut没有实现Unpin，就必须通过Pin操作把它固定在内存的某个位置，禁止后续移动。这样，即使通过引用去await，Future的状态机位置不会改变，内部的指针始终有效，就能安全地恢复执行。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者David Lichmann