Rust trait方法返回trait object时无法推断合适生命周期报错

我尝试实现一个支持新增引用条目、操作不影响原有版本的不可变Dictionary trait，最小复现代码如下：

#[derive(Clone)]
pub struct SetOfValues<'a> {
    value: Vec<&'a i32>,
}

pub trait TheSetAccessor<'b> {
    fn with_additional_values(&self, new_set: Vec<&'b i32>) -> Box<dyn TheSetAccessor<'b>>;
    fn get_from_set(&self, index: usize) -> &i32;
}

impl<'a, 'b : 'a> TheSetAccessor<'b> for SetOfValues<'a> {
    fn with_additional_values(&self, new_set: Vec<&'b i32>) -> Box<dyn TheSetAccessor<'b>> {
        Box::new(SetOfValues { value: new_set } )
    }

    fn get_from_set(&self, index: usize) -> &i32 {
        self.value[index]
    }
}

fn usage() {
    let a = 0;
    let set = SetOfValues {
        value: vec![&a]
    };

    // ...

    let b = 1;
    let extended_set = set.with_additional_values(vec![&a, &b]);

    // ...

    let got_b = extended_set.get_from_set(1);
}

编译时触发如下错误信息：

error[E0495]: cannot infer an appropriate lifetime for lifetime parameter `'a` due to conflicting requirements
  --> src/test.rs:13:18
   |
13 |         Box::new(SetOfValues { value: new_set } )
   |                  ^^^^^^^^^^^
   |
note: first, the lifetime cannot outlive the lifetime `'b` as defined here...
  --> src/test.rs:11:10
   |
11 | impl<'a, 'b : 'a> TheSetAccessor<'b> for SetOfValues<'a> {
   |          ^^
note: ...so that the expression is assignable
  --> src/test.rs:13:39
   |
13 |         Box::new(SetOfValues { value: new_set } )
   |                                       ^^^^^^^
   = note: expected `Vec<&i32>`
              found `Vec<&'b i32>`
   = note: but, the lifetime must be valid for the static lifetime...
note: ...so that the types are compatible
  --> src/test.rs:13:9
   |
13 |         Box::new(SetOfValues { value: new_set } )
   |         ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
   = note: expected `Box<(dyn TheSetAccessor<'b> + 'static)>`
              found `Box<dyn TheSetAccessor<'b>>`

按照我的理解，新创建的SetOfValues实例应当持有传入vector的生命周期'b，但错误提示表明返回的dyn trait默认被要求满足'static生命周期约束，与'b存在冲突。需要明确正确的生命周期约束写法让代码正常编译。

报错核心来自两个Rust生命周期规则的默认行为：

• dyn Trait trait对象默认带'static生命周期约束：如果没有显式给trait对象标注生命周期，放在Box中返回时编译器会默认要求它满足'static，即不能持有任何非全局静态的引用，和代码中持有'b生命周期的栈引用冲突。
• 生命周期约束多余且干扰推断：原代码中'b: 'a的约束要求'b生命周期长于'a，但当前with_additional_values返回的是全新的SetOfValues实例，和原实例的'a生命周期没有直接关联，该约束反而让编译器无法匹配正确的生命周期。

只需要两处修改即可让代码正常编译：

1. 给trait方法返回的trait对象显式加上+ 'b生命周期绑定，告诉编译器这个trait对象只需要和内部引用的'b生命周期匹配即可，不需要满足'static要求。
2. 移除impl块中多余的'b: 'a约束（如果后续要实现新旧值合并的逻辑，可以再加回该约束，利用引用的协变特性将短生命周期的引用统一转为长生命周期的'b引用）。

修复后的完整可运行代码：

#[derive(Clone)]
pub struct SetOfValues<'a> {
    value: Vec<&'a i32>,
}

pub trait TheSetAccessor<'b> {
    // 显式标注trait对象的生命周期，匹配内部引用的'b
    fn with_additional_values(&self, new_set: Vec<&'b i32>) -> Box<dyn TheSetAccessor<'b> + 'b>;
    fn get_from_set(&self, index: usize) -> &i32;
}

impl<'a, 'b> TheSetAccessor<'b> for SetOfValues<'a> {
    fn with_additional_values(&self, new_set: Vec<&'b i32>) -> Box<dyn TheSetAccessor<'b> + 'b> {
        Box::new(SetOfValues { value: new_set })
    }

    fn get_from_set(&self, index: usize) -> &i32 {
        self.value[index]
    }
}

fn usage() {
    let a = 0;
    let set = SetOfValues {
        value: vec![&a]
    };

    let b = 1;
    let extended_set = set.with_additional_values(vec![&a, &b]);

    let got_b = extended_set.get_from_set(1);
    assert_eq!(*got_b, 1);
}

如果后续要实现真正的不可变扩展（新集合同时包含原有值和新增值，原集合不受影响），可以把with_additional_values的实现改成合并两个vec的内容，加回'b: 'a约束即可，因为'b长于'a时&'a i32可以自动转换为&'b i32，示例实现：

impl<'a, 'b: 'a> TheSetAccessor<'b> for SetOfValues<'a> {
    fn with_additional_values(&self, new_set: Vec<&'b i32>) -> Box<dyn TheSetAccessor<'b> + 'b> {
        let mut merged = self.value.clone();
        merged.extend(new_set);
        Box::new(SetOfValues { value: merged })
    }

    fn get_from_set(&self, index: usize) -> &i32 {
        self.value[index]
    }
}

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Defake