Rust async块消费变量时为何无需显式move即可通过编译

问题场景 #

• 以下基于Tokio runtime编写的Rust程序可以正常编译通过：

#[tokio::main]
async fn main() {
    async fn g(x: String) {}

    let f = || {
        let y: String = String::from("a").clone();

        return async {
        println!("{}", &y);
        return g(y).await;
    }};
}

• 如果删除上述代码中的return g(y).await;行，编译会直接失败，抛出E0373错误：

error[E0373]: async block may outlive the current function, but it borrows `y`, which is owned by the current function
  --> src/main.rs:35:22
   |
35 |           return async {
   |  ______________________^
36 | |         println!("{}", &y);
   | |                         - `y` is borrowed here
37 | |         // return g(y).await;
38 | |     }};
   | |_____^ may outlive borrowed value `y`
   |
note: async block is returned here
  --> src/main.rs:35:16
   |
35 |           return async {
   |  ________________^
36 | |         println!("{}", &y);
37 | |         // return g(y).await;
38 | |     }};
   | |_____^
help: to force the async block to take ownership of `y` (and any other referenced variables), use the `move` keyword
   |
35 |         return async move {
   |                      ++++

• 核心疑问：为什么保留return g(y).await;的原始版本代码，不会触发上述生命周期编译错误？

原因解释 #

这个现象是Rust编译器对async块变量捕获的自动推断规则导致的：编译器不会死板地默认所有async块都用借用捕获变量，而是会根据块内对变量的实际使用方式，自动选择借用捕获或者所有权转移捕获，不需要开发者手动加move关键字也能满足安全校验。

• 删除g(y).await行的版本报错逻辑
  这个修改后的版本里，async块对y的唯一使用场景是println!宏中的不可变借用，编译器默认会采用借用方式捕获y。但这个async块是闭包的返回值，会逃逸出闭包的作用域，生命周期比闭包本身更长；而y是闭包内部创建的局部变量，闭包执行结束后y就会被销毁，此时async块持有的y的借用就会变成悬垂引用，违反Rust的内存安全规则，因此编译器直接抛出错误。
• 原始版本正常编译的逻辑
  原始版本的async块中存在g(y).await调用，而函数g的入参类型是String，调用时必须获取y的所有权。编译器静态分析async块的执行路径时，检测到块内存在消耗y所有权的操作，就会自动将y的所有权转移到async块的内部状态中，效果和手动写async move完全一致。
  至于块内println!对y的借用，完全不存在安全问题：async块的执行是严格线性顺序的，先执行打印逻辑时，y的所有权归async块自身所有，临时借用完全合法；打印完成后再调用g转移y的所有权，之后块内再也不会访问y，整个执行路径没有任何生命周期冲突，编译器可以验证其安全性，自然不会报错。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Test