如何在Rust中创建包含依赖引用的结构体Baz？

你碰到的这个问题是Rust所有权系统里非常典型的场景——咱们想让Baz同时持有Foo实例和依赖该Foo引用的Bar实例，但编译器直接抛出了两个报错，核心原因是Rust没法保证你内部引用的有效性，咱们一步步拆解下：

为什么原来的代码会报错？ #

在Baz::new方法里，你先创建了局部变量foo，接着用这个局部变量的引用创建了Bar，然后又把foo移动到Baz的foo字段中。这里有两个核心问题：

1. 引用生命周期不匹配：Bar持有的引用指向的是局部变量foo，但这个局部变量随后被移动到了Baz里，原来的局部内存位置已经失效了，编译器没法保证这个引用在Baz的生命周期内一直有效，所以抛出了cannot return value referencing local variable的错误。
2. 移动后再借用：你先把foo移动到结构体，之后又试图引用它，而Foo没有实现Copy trait，移动后原变量就不能再被使用，所以出现了borrow of moved value的错误。

解决办法（按推荐程度排序） #

1. 使用引用计数智能指针（Rc/Arc）共享所有权

这是最常用也最安全的方案，单线程场景用Rc，多线程场景用Arc。通过让Bar持有Rc<Foo>而不是&Foo，我们可以让Foo被多个所有者共享，这样就不需要担心生命周期的问题了——只要还有Rc引用存在，Foo就不会被销毁。

修改后的代码示例：

use std::rc::Rc;

struct Foo {}

struct Bar {
    foo: Rc<Foo>,
}

struct Baz {
    foo: Rc<Foo>,
    bar: Bar,
}

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

impl Bar {
    fn new(foo: Rc<Foo>) -> Self {
        Self { foo }
    }
}

impl Baz {
    fn new() -> Self {
        let foo = Rc::new(Foo::new());
        Self {
            foo: Rc::clone(&foo), // 这里只是复制引用，不会克隆Foo实例
            bar: Bar::new(foo),
        }
    }
}

2. 如果允许，让Bar持有Foo的所有权

如果你的Bar不需要共享Foo，只是需要使用它，那可以直接让Bar持有Foo的所有权，这样Baz里就只需要放Bar，或者调整结构让Foo属于Bar、Baz持有Bar。不过这个方案只适用于你能修改Bar定义的情况。

3. 避免内部引用，重新设计结构

如果不能修改第三方库的Bar（必须用引用），那你只能把Foo放在Baz外面，让Baz持有Foo的引用和Bar，比如：

struct Foo {}

struct Bar<'a> {
    foo: &'a Foo,
}

struct Baz<'a> {
    foo: &'a Foo,
    bar: Bar<'a>,
}

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

impl<'a> Bar<'a> {
    fn new(foo: &'a Foo) -> Self {
        Self { foo }
    }
}

impl<'a> Baz<'a> {
    fn new(foo: &'a Foo) -> Self {
        Self {
            foo,
            bar: Bar::new(foo),
        }
    }
}

但这样Baz的生命周期就完全依赖外部的Foo，使用起来会有很多限制，不太推荐。

4. 不安全代码（不推荐）

你也可以用unsafe来绕过编译器的检查，比如用UnsafeCell或者直接裸指针，但这会失去Rust的安全保障，很容易出现悬垂引用等内存安全问题，除非你对Rust的内存模型非常熟悉，否则绝对不要这么做。

备注：内容来源于stack exchange，提问作者mfurseman