ライフタイムシステムの限界

次のコードを見てみましょう。

struct Foo;

impl Foo {
    fn mutate_and_share(&mut self) -> &Self { &*self }
    fn share(&self) {}
}

fn main() {
    let mut foo = Foo;
    let loan = foo.mutate_and_share();
    foo.share();
}

このコードはコンパイルを通ると思うかもしれません。 mutate_and_share は、foo を一時的に変更可能に借用しますが、 共有参照を返します。 そうすると、foo は変更可能には借用されていないので、 foo.share() は成功すると思うでしょう。

ところが、このコードをコンパイルすると・・・。

<anon>:11:5: 11:8 error: cannot borrow `foo` as immutable because it is also borrowed as mutable
(エラー: `foo`は可変で借用されているので、不変で借用できません)
<anon>:11     foo.share();
              ^~~
<anon>:10:16: 10:19 note: previous borrow of `foo` occurs here; the mutable borrow prevents subsequent moves, borrows, or modification of `foo` until the borrow ends
(注釈: 以前の`foo`の借用はここで起きています。可変での借用は、その借用が終わるまで、その後のムーブや、借用、`foo`の変更を防ぎます)
<anon>:10     let loan = foo.mutate_and_share();
                         ^~~
<anon>:12:2: 12:2 note: previous borrow ends here
(注釈: 以前の借用はここで終了しています)
<anon>:8 fn main() {
<anon>:9     let mut foo = Foo;
<anon>:10     let loan = foo.mutate_and_share();
<anon>:11     foo.share();
<anon>:12 }
          ^

何が起こったのでしょう? 前の節の 2 つ目のサンプルと全く同じ推論を行ったのです。 このコードを脱糖すると、次のようになります。

struct Foo;

impl Foo {
    fn mutate_and_share<'a>(&'a mut self) -> &'a Self { &'a *self }
    fn share<'a>(&'a self) {}
}

fn main() {
	'b: {
    	let mut foo: Foo = Foo;
    	'c: {
    		let loan: &'c Foo = Foo::mutate_and_share::<'c>(&'c mut foo);
    		'd: {
    			Foo::share::<'d>(&'d foo);
    		}
    	}
    }
}

loan のライフタイムと mutate_and_share のシグネチャとのため、 &mut foo のライフタイムは 'c に延長されなくてはなりません。 そして、share を呼ぼうとするとき、&'c mut foo の別名を取ろうとすると認識され、大失敗に終わるのです。

このプログラムは、私たちにとって重要な参照の意味的には全く正しいのですが、 ライフタイムシステムはこのプログラムを処理するには粗すぎるのです。

TODO: その他のよくある問題は? 主に SEME 領域とか?