子类型（Subtyping）和型变（Variance）

子类型是隐式的，可以在类型检查或推断的任何阶段发生。

子类型仅限于两种情况：关于生命周期的型变和具有高阶生命周期的类型之间的型变。如果我们要从类型中擦除生命周期，那么唯一的子类型将是由类型相等引起的。

考虑以下示例：字符串字面量始终具有 'static 生命周期。尽管如此，我们可以将 s 赋值给 t：

#![allow(unused)]
fn main() {
fn bar<'a>() {
    let s: &'static str = "hi";
    let t: &'a str = s;
}
}

由于 'static 比生命周期参数 'a 活得更久，&'static str 是 &'a str 的子类型。

高阶 函数指针 和 trait 对象 具有另一种子类型关系。它们是通过替换高阶生命周期给出的类型的子类型。一些示例：

#![allow(unused)]
fn main() {
// Here 'a is substituted for 'static
let subtype: &(for<'a> fn(&'a i32) -> &'a i32) = &((|x| x) as fn(&_) -> &_);
let supertype: &(fn(&'static i32) -> &'static i32) = subtype;

// This works similarly for trait objects
let subtype: &(dyn for<'a> Fn(&'a i32) -> &'a i32) = &|x| x;
let supertype: &(dyn Fn(&'static i32) -> &'static i32) = subtype;

// We can also substitute one higher-ranked lifetime for another
let subtype: &(for<'a, 'b> fn(&'a i32, &'b i32)) = &((|x, y| {}) as fn(&_, &_));
let supertype: &for<'c> fn(&'c i32, &'c i32) = subtype;
}

型变

型变是泛型类型相对于其参数的属性。泛型类型在参数中的型变是参数的子类型如何影响类型的子类型。

• 如果 T 是 U 的子类型意味着 F<T> 是 F<U> 的子类型（子类型“穿透“），则 F<T> 在 T 上是协变的

• 如果 T 是 U 的子类型意味着 F<U> 是 F<T> 的子类型，则 F<T> 在 T 上是逆变的

• 否则 F<T> 在 T 上是不变的（无法推导出子类型关系）

类型的型变自动确定如下

其他 struct、enum 和 union 类型的型变通过查看其字段类型的型变来决定。如果参数在具有不同型变的位置使用，则该参数是不变的。例如，以下结构体在 'a 和 T 上是协变的，在 'b、'c 和 U 上是不变的。

#![allow(unused)]
fn main() {
use std::cell::UnsafeCell;
struct Variance<'a, 'b, 'c, T, U: 'a> {
    x: &'a U,               // This makes `Variance` covariant in 'a, and would
                            // make it covariant in U, but U is used later
    y: *const T,            // Covariant in T
    z: UnsafeCell<&'b f64>, // Invariant in 'b
    w: *mut U,              // Invariant in U, makes the whole struct invariant

    f: fn(&'c ()) -> &'c () // Both co- and contravariant, makes 'c invariant
                            // in the struct.
}
}

当在 struct、enum 或 union 之外使用时，参数的型变在每个位置单独检查。

#![allow(unused)]
fn main() {
use std::cell::UnsafeCell;
fn generic_tuple<'short, 'long: 'short>(
    // 'long is used inside of a tuple in both a co- and invariant position.
    x: (&'long u32, UnsafeCell<&'long u32>),
) {
    // As the variance at these positions is computed separately,
    // we can freely shrink 'long in the covariant position.
    let _: (&'short u32, UnsafeCell<&'long u32>) = x;
}

fn takes_fn_ptr<'short, 'middle: 'short>(
    // 'middle is used in both a co- and contravariant position.
    f: fn(&'middle ()) -> &'middle (),
) {
    // As the variance at these positions is computed separately,
    // we can freely shrink 'middle in the covariant position
    // and extend it in the contravariant position.
    let _: fn(&'static ()) -> &'short () = f;
}
}