Rust带生命周期的可变Iterator如何正确实现next方法？

问题原因 #

第一个错误E0195的由来 #

Rust标准库的Iterator trait定义的next方法签名是固定的，不允许添加额外的生命周期约束：

pub trait Iterator {
    type Item;
    fn next(&mut self) -> Option<Self::Item>;
}

你给next方法额外加了<'b: 'a>的生命周期标注，和trait定义不匹配，自然会触发报错。

为什么不可变迭代器正常，可变迭代器报错 #

对于不可变迭代器TableCellIter，它持有&'a Table<T>，不可变引用是可复制、可共享的：你每次从&'a Table里取出&'a T时，不会消耗或改变原有的不可变引用，借用检查器可以很轻松验证返回的引用生命周期和迭代器的'a匹配，不存在安全问题。
而可变迭代器TableCellIterMut持有&'a mut Table<T>，可变引用是独占、不可复制的：如果你直接通过self.table[(row, col)]取可变引用，借用检查器会默认把这个引用的生命周期绑定到next方法里&mut self的匿名生命周期，而不是迭代器的'a生命周期。同时借用检查器无法保证你每次next返回的可变引用不会重叠（比如逻辑出错时两次返回同一个单元格的可变引用，就会造成未定义行为），因此直接实现会报生命周期冲突错误。

正确实现方案 #

你可以通过unsafe代码手动保证返回的可变引用都是不重叠的合法引用，绕开借用检查的限制，参考实现如下：

impl<'a, T> Iterator for TableCellIterMut<'a, T>
where
    T: Clone,
{
    type Item = &'a mut T;

    fn next(&mut self) -> Option<Self::Item> {
        if self.col == self.table.col() {
            self.row += 1;
            self.col = 0;
        }
        if self.row >= self.table.row() {
            return None;
        }
        let row = self.row;
        let col = self.col;
        self.col += 1;
        // 安全保证：迭代逻辑保证每次返回的都是不同的单元格，不会出现重叠的可变引用
        unsafe {
            let row_ptr = self.table.data.as_mut_ptr().add(row);
            let row_vec = &mut *row_ptr;
            let cell_ptr = row_vec.as_mut_ptr().add(col);
            Some(&mut *cell_ptr)
        }
    }
}

顺带提一句，你当前的IndexMut实现存在逻辑不一致的问题：行下标越界时会自动扩容，但列下标越界时会直接panic，建议根据需求统一行为，避免使用时出现预期外的崩溃。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者byhc