Trait 实现的“禁忌”

爱国的张浩予发表于 2021-02-26 09:53

Tags：trait,implementation,type

初识 impl Trait for Type {...}，我自以为 Trait 与实现类 Type 是“自由选择”的（戏称之：脚本思维后遗症）。其实，在给定 crate 内，什么 Type 能实现什么 Trait 还是有几条基本的“戒律”要守的。总结来就两条：

孤儿原则
Trait 不重叠原则

若不能同时满足这两条原则，rustc 会认定【Trait 实现不一致】而抛出编译错误。咱们从最容易理解的原则讲起。

【Trait 不重叠原则】

补充说明：这条限制，从RFC 1210（大约 2020 年）之后，就已经被去掉了。

若同一个 Type 同时实现多个 Trait（，当然就会同时存在多个 Trait 实现块），那么这多个 Trait 声明块内不能包含完全相同的：

成员方法-签名
关联函数-签名
关联常量
关联类型别名

这个好理解，咱们不能让同一个签名有多套不一样实现，不是？这会让 rustc 无所适从的。

【孤儿原则】

依据【Trait实现块】采用的语法不同，对【孤儿原则】的解释也小有差异：

形式一：impl Trait for T0 {...}
- Trait 与 T0 之一必须是在当前 crate 内被定义。它们不能同时都是来自于第三方 crate。
- 其实，【形式一】是【形式二】的一款简化特例。
形式二：impl<P1..Pm> Trait<T1.., Ti, .., Tn> for T0 {...}
- 要么，Trait 是在当前 crate 内被定义。
- 要么，同时满足下面两个条件
  - Ti 是 T0..=Tn 列表里第一个在当前 crate 内定义的具体类型。
    - 而 T0 自身是否来自于第三方 crate 并不重要，只要它是·具体类型·，就行。
  - P1..=Pm 最多只能出现在 (Ti, Tn] 的左开右闭区间（Rust 没有这类区间的表达符号）内，而不能落在 T0..Ti 左闭右开区间内。

【孤儿原则的例外】

impl Trait for Box<Type> {...} 虽然 Box 定义是在标准库里，但只要 Type 是在当前 crate 内被定义，此·Trait 实现·即被认为是·一致的·。即，Box<Type> 就能实现 Trait。

【后记】

P1..=Pm 是【实现块】的【类型参数】。术语：Uncovered 类型参数。
T1..=Tn 是被实现 Trait 自己的【类型参数】。
..= 是 Rust 对【闭区间】的表示语法。
在 for 关键字之前是应该有 where 从句以标注【类型参数】的【限定条件】的。但，这里为了简单将其省略了。

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作者爱国的张浩予 2021-02-28 12:03

感谢学友的热心回复，我上 Google 仔细查阅了一下从RFC 1210 开始，rustc 放宽了对【Trait Implementation Coherence】的限制和去掉了【overlapping implementation instances】限制，从而让 Rust 更符合人类工程学。大约在 2020 年这个 RFC 完全落地。

嗯。我的知识与经验有点落后了。

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viruscamp: 下面代码的 impl X for T1 的 fn f(&mut self) impl Y for T1 的 fn f(&mut self) 算不算是 “多个 Trait 声明块内不能包含完全相同的成员方法-签名”？但下面的代码是合法的。要是我理解错了，你最好能给一个非法的例子。

trait X {
    fn f(&mut self);
    fn fx(&mut self);
}

trait Y {
    fn f(&mut self);
}

struct T1;
impl T1 {
    fn f1(&mut self) {
    }
}
impl X for T1 {
    fn f(&mut self) {
    }
    fn fx(&mut self) {
    }
}
impl Y for T1 {
    fn f(&mut self) {
    }
}

fn main() {
    let mut t1 = T1;
    t1.f1();
    t1.fx();
    //t1.f(); // multiple applicable items in scope
    X::f(&mut t1);
    Y::f(&mut t1);
}

viruscamp 2021-02-27 21:12

下面代码的 impl X for T1 的 fn f(&mut self) impl Y for T1 的 fn f(&mut self) 算不算是 “多个 Trait 声明块内不能包含完全相同的成员方法-签名”？但下面的代码是合法的。要是我理解错了，你最好能给一个非法的例子。

trait X {
    fn f(&mut self);
    fn fx(&mut self);
}

trait Y {
    fn f(&mut self);
}

struct T1;
impl T1 {
    fn f1(&mut self) {
    }
}
impl X for T1 {
    fn f(&mut self) {
    }
    fn fx(&mut self) {
    }
}
impl Y for T1 {
    fn f(&mut self) {
    }
}

fn main() {
    let mut t1 = T1;
    t1.f1();
    t1.fx();
    //t1.f(); // multiple applicable items in scope
    X::f(&mut t1);
    Y::f(&mut t1);
}

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