为什么递归异步函数在Rust中需要'静态参数？

Question

给出一个简单的异步函数：

async fn foo(n: usize) -> usize {
    if n > 0 { foo(n - 1).await }
    else { 0 }
}

编译器抱怨必须重写async fn以返回带框的dyn Future。

| async fn foo(n: usize) -> usize {
|                           ^^^^^ recursive `async fn`
  = note: a recursive `async fn` must be rewritten to return a boxed `dyn Future`.

For more information about this error, try `rustc --explain E0733`.

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编译器说明（rustc --explain E0733）：

要实现异步递归，需要将async fn删除这样Future在返回类型中是显式的：

use std::future::Future;
fn foo_desugared(n: usize) -> impl Future<Output = ()> {
    async move {
        if n > 0 {
            foo_desugared(n - 1).await;
        }
    }
}

最后，将来包裹在固定的盒子里：

use std::future::Future;
use std::pin::Pin;
fn foo_recursive(n: usize) -> Pin<Box<dyn Future<Output = ()>>> {
    Box::pin(async move {
        if n > 0 {
            foo_recursive(n - 1).await;
        }
    })
}

Box<...>确保结果的大小已知，并且需要使用该引脚将其保存在内存中的同一位置。

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现在考虑此代码：

fn foo(n: &usize) -> Pin<Box<dyn Future<Output = usize>>> {
    Box::pin(async move {
        if *n > 0 {
            foo(&n).await
        } else {
            0
        }
    })
}

编译器抱怨&n的生存期应为'static。

|   fn foo(n: &usize) -> Pin<Box<dyn Future<Output = usize>>> {
|             ------ help: add explicit lifetime `'static` to the type of `n`: `&'static usize`
| /     Box::pin(async move {
| |         if *n > 0 {
| |             foo(&n).await
| |         } else {
| |             0
| |         }
| |     })
| |______^ lifetime `'static` required

[请帮助我了解发生了什么事情。

Answer 1

特质对象（dyn Trait）默认情况下将具有静态生存期，除非另有说明。因此，没有指定生存期的盒装期货（和其他特征）不能依赖借入的数据，除非该数据是在'static生存期中借用的。 （这是您的错误消息所抱怨的）。

要解决此问题，您可以显式指定生存期，也可以只使用'_，在这种情况下，它将使用n: &usize参数的有效生存期：

//        .--  will use elided lifetime from here
//        v                      v--  give the future a non-'static lifetime
fn foo(n: &usize) -> Pin<Box<dyn '_ + Future<Output = usize>>> {
// or: fn foo<'a>(n: &'a usize) -> Pin<Box<dyn 'a + Future<Output = usize>>>
    Box::pin(async move {
        if *n > 0 {
            foo(&n).await // <-- no error, as the future lifetime now depends on the
                          //     lifetime of n instead of having a 'static lifetime
        } else {
            0
        }
    })
}