Rust中非持有泛型参数的结构体为何要求生命周期绑定

为什么编译器要求A: 'a的生命周期绑定 #

这是Rust对结构体泛型参数的默认检查规则导致的：
只要某结构体的实例需要在生命周期'lt范围内有效（即实例存活时间≥'lt），编译器就会自动要求该结构体的所有泛型参数都满足T: 'lt的约束。这个规则和你是否使用PhantomData、PhantomData的具体类型无关，目的是避免泛型参数提前失效引发未定义行为。

你的两处代码都主动触发了这个检查：

• 第一个示例中你声明了&'a S<'a, A>，这个引用的生命周期为'a，意味着被指向的S实例必须至少存活到'a结束，自然触发了A: 'a的约束检查。另外这个写法本身还有悬空引用问题：你引用的是语句内的临时S实例，临时实例生命周期只到当前语句结束，不可能达到输入参数的生命周期'a。
• 你补充的第二个示例中，直接在结构体定义上加了where Self: 'a约束，相当于主动要求S<'a, A>类型本身的生命周期≥'a，直接触发了A: 'a的检查要求，所以编译器会报错。

你用到的PhantomData<*const A>本身不会额外添加生命周期约束，原始指针类型没有自带的生命周期检查规则，这里的报错完全来自于结构体泛型参数的默认约束。

能不能让A的生命周期和S的生命周期相互独立？ #

完全可以，根据你的使用场景选对应方案即可：

方案1：删除不必要的Self: 'a约束 #

如果你不需要强制要求S的实例生命周期和value的生命周期'a绑定，直接删掉结构体上的where Self: 'a声明即可，修改后的代码可以正常编译，且A和'a没有任何生命周期关联：

use std::marker::PhantomData;

struct S<'a, A> {
    _phantom: PhantomData<*const A>,
    value: &'a i32,
}

fn foo<'a, A>(value: &'a i32) {
    let s: S<'a, A> = S {
        _phantom: PhantomData,
        value,
    };
}

fn main() {}

方案2：更换PhantomData的标记类型 #

如果你确实需要保留Self: 'a的约束，只是不想让A和'a产生绑定，可以把PhantomData的类型换成函数指针类型。这类标记会告诉编译器，结构体只是用A做类型标记，并没有持有A类型的实例，不需要A满足任何生命周期约束：

use std::marker::PhantomData;

struct S<'a, A> where Self: 'a {
    // 用fn() -> A类型的PhantomData，不会给A附加生命周期约束
    _phantom: PhantomData<fn() -> A>,
    value: &'a i32,
}

fn foo<'a, A>(value: &'a i32) {
    let s: S<'a, A> = S {
        _phantom: PhantomData,
        value,
    };
}

fn main() {}

如果你需要泛型参数A是不变的，可以改用PhantomData<fn(A) -> A>，同样不会附加生命周期约束。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者winjii