Rust中如何强制一个结构体生命周期长于另一个结构体

我定义了两个结构体：

• 第一个为「父（parent）」结构体，持有需要显式清理的资源，我通过为其实现Drop trait处理资源清理逻辑。
• 第二个为「子（child）」结构体，从父结构体获取，仅当父级持有的资源未被释放时才具备有效性。

换言之，所有父结构体实例的生命周期必须长于其对应的子结构体实例。

我最初的方案是通过引用让借用检查器强制校验该规则，实现代码如下：

struct Parent {
    // Private resource data.
}

impl Parent {
    fn new() -> Self {
        Parent {}
    }

    fn new_child(&self) -> Child {
        return Child { _parent: self };
    }
}

impl Drop for Parent {
    fn drop(&mut self) {
        // 清理逻辑执行后，所有Child实例都会失效
    }
}

struct Child<'a> {
    _parent: &'a Parent,
    // 私有数据字段
}

impl<'a> Child<'a> {
    fn hello(&self) {
        println!("Hello Child!");
    }
}

fn main() {
    let parent = Parent::new();
    let child = parent.new_child();
    child.hello();

    // 取消下面两行注释会编译失败，符合预期
    // drop(parent);
    // child.hello();
}

该方案可正常运行，但Child结构体实际上无需感知父结构体的存在。我考虑将引用字段替换为PhantomData，修改后的结构体定义如下：

struct Child<'a> {
    _parent: PhantomData<&'a Parent>,
    // 私有数据字段
}

但在该实现下，我要如何在Parent::new_child方法中将_parent字段与对应的父结构体实例绑定，以保证生命周期约束正常生效？

直接在构造Child实例时给_parent字段赋值PhantomData就行，生命周期会自动和传入的&self绑定，不需要额外做特殊绑定操作。
首先在文件顶部引入PhantomData：

use std::marker::PhantomData;

然后把Parent的new_child方法改成这样：

fn new_child(&self) -> Child<'_> {
    Child {
        _parent: PhantomData,
        // 其余私有字段按正常逻辑初始化
    }
}

原理很简单：PhantomData<T>运行时完全不占内存，唯一作用就是给编译器传递类型、生命周期的约束信息。new_child的方法签名已经约定了返回的Child生命周期和&self（也就是当前Parent实例的借用生命周期）对齐，只要构造Child时给_parent填上对应类型的PhantomData实例，编译器就会自动把生命周期约束加上，和之前存真实引用的校验效果完全一致：如果Parent提前被drop，对应的Child实例还被使用的话，编译直接不通过。

提个注意点：这种写法和存真实&'a Parent引用的借用约束有细微差别：存真实引用时，整个'a生命周期内都会持有Parent的不可变借用，这段时间你没法对Parent做可变操作；换成PhantomData<&'a Parent>之后，编译器只会校验两者的生命周期长短关系，不会给Parent加借用锁，如果Child存活期间你需要修改Parent的内容，这种写法会更灵活，只要你自己保证修改Parent不会导致关联的Child失效即可。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Debaug