Rust中rustc给出的生命周期修复建议为何无法通过编译？

问题场景 #

尝试实现带生命周期参数的Baz<'baz> trait时，默认方法bazzed持续报生命周期错误，相关代码、报错及背景如下：

初始实现代码 #

trait Baz<'baz>: Clone {
    fn baz(&'baz mut self);
    
    fn bazzed(&self) -> Self {
        let mut x = self.clone();
        x.baz();
        x
    }
}

首次编译触发E0309错误，提示Self类型存活时长可能不足，建议添加Self: 'baz生命周期约束。

添加约束后的代码 #

trait Baz<'baz>: Clone {
    fn baz(&'baz mut self);
    
    fn bazzed(&self) -> Self 
    where
        Self: 'baz
    {
        let mut x = self.clone();
        x.baz();
        x
    }
}

修改后触发两类错误：

1. E0597：局部变量x存活时长不足，调用x.baz()要求x的借用匹配生命周期'baz，但x在方法返回时即被销毁
2. E0505：无法移动x，调用baz产生的'baz周期借用在x被move返回时依然持有
   该trait上的'baz参数是为后续适配另一个返回可变迭代器的trait预留，目标trait定义如下：

trait ReturnIteratorMut<'item> {
    type IterType: Iterator<Item = &'item mut Thing>;

    fn iterator<'slf: 'item>(&'slf mut self) -> Self::IterType;
}

实现目标为：为所有实现ReturnIteratorMut的类型实现Baz，逻辑为遍历迭代器返回的可变引用调用baz方法，因此需要'baz: 'item约束。单独调用baz方法可正常编译，仅默认方法bazzed触发错误。 #

错误核心原因 #

问题本质是生命周期参数的放置位置错误：将baz方法需要的生命周期参数定义在了trait级别，而非方法级别，导致生命周期的作用域不符合预期：

• trait级别的泛型生命周期'baz由调用方在选择trait实现时确定，其存活时长覆盖trait实例的使用范围，远大于方法内部局部变量的作用域
• fn baz(&'baz mut self)要求self的可变借用有效期与trait上的'baz等长，方法内部创建的局部变量x在方法返回时即被销毁，其借用最长只能持续到方法返回前，不可能匹配外部传入的长生命周期要求
• 此前添加的Self: 'baz、Self: 'static约束仅保证类型自身包含的所有引用能存活够'baz时长，无法解决局部变量借用范围不足的问题，因此无法修复编译错误。

修复方案 #

将baz方法需要的生命周期参数从trait层下移到方法层，由编译器在每次调用baz时根据self的实际作用域自动推导生命周期：

trait Baz: Clone {
    // 生命周期参数定义在方法上，调用时自动匹配作用域
    fn baz<'baz>(&'baz mut self);
    
    fn bazzed(&self) -> Self {
        let mut x = self.clone();
        x.baz();
        x
    }
}

后续为ReturnIteratorMut实现Baz时，可直接在对应impl块的方法上添加需要的'baz: 'item约束，无需修改trait定义：

impl<'item, T> Baz for T 
where T: ReturnIteratorMut<'item> + Clone
{
    fn baz<'baz>(&'baz mut self) 
    where 'baz: 'item // 在此处添加所需的生命周期约束即可
    {
        let mut iter = self.iterator();
        for thing in iter {
            // 遍历执行baz逻辑
        }
    }
}

该修改的效果：

• bazzed方法内部调用x.baz()时，编译器会自动将'baz推导为x可变借用的实际作用域：从调用baz开始到baz返回即结束，不会要求借用存活到方法外部
• baz调用完成后x的可变借用立即释放，后续move x作为返回值不会违反借用规则
• 泛型实现需要的生命周期约束可在具体impl中灵活添加，不影响trait默认方法的正常编译。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者tuydore