如何为Rust柯里化函数实现trait？Frob trait实现报E0599错误如何解决

• 这条报错的核心是编译器找不到能匹配foo函数的Frob trait实现，后面的note提到的FnOnce::Output = _不满足只是表层现象，根本原因是生命周期约束缺失：
  1. 你的foo函数返回的闭包携带了输入state参数的生命周期'b，也就是说返回的闭包类型和入参引用的生命周期强绑定
  2. 你当前写的Frob实现中，泛型参数G是impl级别的固定类型，但是F: FnMut(&mut S) -> G这个约束里的&mut S没有显式生命周期声明，编译器无法将返回的G的生命周期和入参&mut S的生命周期关联起来
  3. 生命周期是Rust类型的一部分，不同生命周期的闭包属于不同类型，固定的泛型G无法匹配所有可能生命周期下的返回值类型，因此约束校验失败

有两种常用的实现方案，分别对应不同的Rust版本要求：

方案1：动态装箱（兼容所有稳定版Rust） #

把返回的闭包装箱为特征对象，消弭生命周期带来的类型差异，修改后的实现如下：

trait Frob<S, I, O> {
    fn frob(self, state: &mut S, input: I) -> O;
}

impl<S, I, O, F> Frob<S, I, O> for F
where
    // 用高阶生命周期绑定，说明对任意生命周期'a，F都能接收&'a mut S，返回绑定了'a生命周期的闭包特征对象
    F: for<'a> FnMut(&'a mut S) -> Box<dyn FnMut(I) -> O + 'a>,
{
    fn frob(mut self, state: &mut S, input: I) -> O {
        let mut g = self(state);
        g(input)
    }
}

// 对应的foo函数也要调整返回值为装箱的特征对象
fn foo<'b>(state: &'b mut i32) -> Box<dyn FnMut(&str) -> i32 + 'b> {
    Box::new(move |i| *state)
}

fn bar() {
    foo.frob(&mut 1, "hi");
}

方案2：使用GAT+RPITIT（Rust 1.65及以上版本，无运行时开销） #

如果不想承担动态装箱的性能开销，可以用泛型关联类型（GAT）来声明和生命周期绑定的返回值类型：

trait Frob<S, I, O> {
    // 声明关联类型，和输入state的生命周期'a绑定
    type FnOutput<'a>: FnMut(I) -> O + 'a
    where
        Self: 'a, S: 'a;
    fn frob<'a>(self, state: &'a mut S, input: I) -> O;
}

impl<S, I, O, F> Frob<S, I, O> for F
where
    F: for<'a> FnMut(&'a mut S) -> <Self as Frob<S, I, O>>::FnOutput<'a>,
{
    type FnOutput<'a> = impl FnMut(I) -> O + 'a
    where
        Self: 'a, S: 'a;
    fn frob<'a>(mut self, state: &'a mut S, input: I) -> O {
        let mut g = self(state);
        g(input)
    }
}

// foo函数不需要修改，保留原来的impl trait返回即可
fn foo<'b>(state: &'b mut i32) -> impl FnMut(&str) -> i32 + 'b {
    move |i| *state
}

fn bar() {
    foo.frob(&mut 1, "hi");
}

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Dan