为何Rust中部分trait方法调用会出现&mut引用弱化现象？

Rust里有个很特殊的隐式转换——指针弱化，也就是把&mut T自动转成&T，这也是Rust为数不多的隐式转换之一。比如下面这段代码完全能正常运行：

fn just_foo<T>(_: &T) {}
just_foo(&mut vec![1, 2, 3]); // &mut Vec<i32>被隐式转成了&Vec<i32>

但这里有个容易踩坑的点：这种隐式转换在trait匹配的时候不会生效。

先拿大家熟悉的数值类型Add trait举例子：我们知道整数类型实现了以&T为右操作数的+运算符，但如果你传一个&mut T过去，直接就会编译报错：

5 + &mut 5; // 编译错误
(&5) + &mut 5; // 同样编译错误

对应的错误信息很直白：

error[E0277]: the trait bound {integer}: std::ops::Add<&mut {integer}> is not satisfied
--> src/main.rs:38:7
| 38 | 5 + &mut 5;
| ^ no implementation for {integer} + &mut {integer}
| = help: the trait std::ops::Add<&mut {integer}> is not implemented for {integer}

error[E0277]: the trait bound &{integer}: std::ops::Add<&mut {integer}> is not satisfied
--> src/main.rs:43:10
| 43 | (&5) + &mut 5;
| ^ no implementation for &{integer} + &mut {integer}
| = help: the trait std::ops::Add<&mut {integer}> is not implemented for &{integer}

我还做了个更有意思的测试：给自定义的单元类型Foo实现了几种不同的Add版本：

use std::ops::Add;

#[derive(Debug, Default)]
struct Foo;

impl Add<Foo> for Foo {
    type Output = Foo;
    fn add(self, _: Foo) -> Foo { Foo }
}

impl<'a> Add<&'a Foo> for Foo {
    type Output = Foo;
    fn add(self, _: &'a Foo) -> Foo { Foo }
}

impl<'a, 'b> Add<&'a Foo> for &'b Foo {
    type Output = Foo;
    fn add(self, _: &'a Foo) -> Foo { Foo }
}

结果很有意思：&Foo + &mut Foo能正常编译，但Foo + &mut Foo却不行！

这背后的原因其实很好理解：

• 对于&Foo + &mut Foo，Rust会尝试为&mut Foo寻找可隐式转换的类型，发现可以转成&Foo，而我们正好实现了Add<&Foo>给&Foo，所以匹配成功。
• 但对于Foo + &mut Foo，我们只给Foo实现了Add<Foo>和Add<&Foo>。Rust在匹配trait Add<&mut Foo>的时候，不会自动把右操作数的&mut Foo转成&Foo来适配已有的trait实现——因为trait匹配要求类型参数精确匹配，这种隐式转换不会被自动应用在trait的类型参数上，只有在函数参数传递、赋值等场景才会触发。

如果想要让Foo + &mut Foo生效，你可以手动做转换，比如：

Foo + &*&mut Foo; // 手动把&mut Foo转成&Foo，就能正常编译了

内容的提问来源于stack exchange，提问作者E_net4