为什么将静态引用转换为const会返回对临时变量的引用？

Question

为什么将静态引用转换为const会返回对临时变量的引用？

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在Rust中，我有以下的代码：

pub trait Test: Sized {
    const CONST: Self;
    fn static_ref() -> &'static Self {
        &Self::CONST
    }
}

我的期望是，由于const是'static，那么我应该能够获取一个同样是'static的引用。然而，编译器给出了以下错误：

error[E0515]: cannot return reference to temporary value
   --> file.rs:9:9
    |
  9 |         &Self::CONST
    |         ^-----------
    |         ||
    |         |temporary value created here
    |         returns a reference to data owned by the current function

在这里引入了一个临时变量，如何实现的？

另外，似乎有些情况下对常量取引用是可行的。以下是一个具体的短例子，使用稍微不同的Test实现。

pub trait Test: Sized {
    fn static_ref() -> &'static Self;
}

struct X;

impl Test for X {
    fn static_ref() -> &'static Self {
        &X
    }
}

- Zachary Burns

看起来你正在尝试将CONST的生命周期延长到函数的生命周期之外。当你退出函数时，对CONST的引用就不再有效了。 - miimote

3个回答

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当你定义一个特征时，定义必须对所有可能的实现都有意义。

如果没有一个失败的例子，问题可能不会立即清晰。因此，假设您有这样一种类型：

struct MyStruct;
impl MyStruct {
    const fn new() -> Self {
        MyStruct
    }
}

您尝试像这样实现trait：

impl Test for MyStruct {
    const CONST: Self = MyStruct::new();
}

这个不起作用，因为 static_ref 的实现现在看起来像这样：

fn static_ref() -> &'static Self {
    // &Self::CONST
    &MyStruct::new()
}

它在函数内部创建一个值并尝试返回它。这个值是非静态的，因此'static生命周期是无效的。

但是，稍加改动，你就可以让一些东西起作用：

pub trait Test: Sized + 'static {
    // This is now a reference instead of a value:
    const CONST: &'static Self;
    fn static_ref() -> &'static Self {
        Self::CONST
    }
}

struct MyStruct;
impl MyStruct {
    const fn new() -> Self {
        MyStruct
    }
}

impl Test for MyStruct {
    const CONST: &'static Self = &MyStruct::new();
}

这是因为CONST已经是一个'static引用，所以函数可以直接返回它。所有可能的实现都必须能够获取到Self的'static引用来实现特性，因此不再存在引用任意本地值的问题。

- Peter Hall

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这里使用的机制是静态提升。请参见RFC 1414。

以下是一句引用：

在函数体块内部： - 如果获取了一个对constexpr右值的共享引用。(&) - 并且constexpr不包含UnsafeCell { ... }构造函数。 - 并且constexpr不包含返回包含UnsafeCell类型的const fn调用。 - 那么，将该值转换为静态内存位置，而不是将其翻译成堆栈插槽，并给出结果引用的“静态”生命周期。

- Bockwurst

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可以查看英文原文，
原文链接

- Sven Marnach · Accepted Answer

在Rust中，常量是编译时常量，不是真正具有内存位置的变量。Rust编译器可以在使用时替换常量的实际值。如果您获取这种值的地址，则会得到临时地址。

Rust还有一个静态变量的概念。这些变量实际上具有整个程序运行期间一致的内存位置，并且对静态变量进行引用确实会导致带有'static 生命周期的引用。

另请参见：