为什么在 Result<_, &str> 上使用 '?' 会导致生命周期错误？

Question

我有一段无法编译的代码：

impl BytePacketBuffer {
    fn read(&mut self) -> Result<u8, &str> {
        if self.pos >= 512 {
            return Err("End of buffer".into());
        }
        let res = self.buf[self.pos];
        self.pos += 1;

        Ok(res)
    }

    fn read_u16(&mut self) -> Result<u16, &str> {
        let res = ((self.read()? as u16) << 8) | (self.read()? as u16);
        Ok(res)
    }
}

error[E0499]: cannot borrow `*self` as mutable more than once at a time
  --> src/byte_packet_buffer.rs:53:51
   |
52 |     fn read_u16(&mut self) -> Result<u16, &str> {
   |                 - let's call the lifetime of this reference `'1`
53 |         let res = ((self.read()? as u16) << 8) | (self.read()? as u16);
   |                     ------------                  ^^^^^^^^^^^ second mutable borrow occurs here
   |                     |
   |                     first mutable borrow occurs here
   |                     returning this value requires that `*self` is borrowed for `'1`

但如果我将返回类型从&str修改为String，它可以编译通过而没有错误。有人能解释一下为什么返回&str会出错，而返回String不会吗？

- Dowson Jones

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嗯...一个有趣的案例。我有一种感觉，这是带有?解糖的NLL案例#3。让我们用Polonius测试一下...是的。它在Polonius中可以工作。 - Chayim Friedman

Answer 1

由于您没有指定任何生命周期，Rust将根据 生命周期省略规则 推断生命周期为：

fn read<'a>(&'a mut self) -> Result<u8, &'a str>

这意味着只要您保留“Result”或其包含的任何内容，它就会推断“self”被借用了一段时间。 为了解决这个问题，您可以简单地指定返回的“str”的生命周期，因为它总是静态的。

fn read(&mut self) -> Result<u8, &'static str>

- cafce25

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这“修复”了症状，但并没有解释实际发生了什么。事实上，Rust 过于严格了，这个例子应该是允许的。 - Peter Hall

@PeterHall 我为什么没有解释发生了什么？因为省略的生命周期，Rust会推断它们，这是基于简单规则的，会导致错误的假设，通过提供正确的生命周期来修复它。 - cafce25

不行，因为 'static 比这个需要更加严格。它排除了从 self 借用的 &str 是有效的用法。 - Peter Hall

Answer 2

@cafce25很好地解释了生命周期省略如何导致生命周期错误，但这仍然没有解释为什么会失败。即使有不正确的生命周期，当我们借用`self`作为`&str`时，它是错误的情况，并且错误情况立即从函数返回，因此不会进一步借用`self`。

嗯，这是因为`?`运算符大致展开成（简化了，但实际展开在这里并不重要）：

match expr {
    Ok(v) => v,
    Err(e) => return Err(From::from(e)),
}

而众所周知，借用检查器在分支方面过于保守。它将借用扩展到返回表达式的整个函数中，导致&str即使实际上无法存活也会继续存在。

如果使用Polonius（cargo +nightly rustc -- -Zpolonius）进行编译，则可以成功编译。

- Chayim Friedman