什么是孤儿规则

孤儿规则（Orphan rule）是Rust语言中一个重要的概念，它确保了trait实现的连贯性（Coherence）。孤儿规则的定义如下：

给定一个impl<P1..=Pn> Trait<T1..=Tn> for T0，仅当以下至少一项为真时，这个impl才有效：

1. Trait是一个本地trait，即这个trait是在当前的crate里定义的。
2. 满足以下所有条件：
   • T0..=Tn中至少有一个类型是本地类型。这里我们把第一个本地类型定义为Ti。
   • No uncovered type parameters P1..=Pn may appear in T0..Ti (excluding Ti)。即P1..=Pn中的未覆盖的类型参数不能出现在T0..Ti（不包括Ti）中。

简单来说，孤儿规则要求当你为某类型实现某trait时，必须要求类型或者trait至少有一个是在当前crate中定义的。你不能为第三方的类型实现第三方的trait。这个规则的存在是为了避免各种trait实现的冲突。

孤儿规则确保了trait实现的安全性和可预测性，防止了潜在的冲突和不可控的情况。例如，如果允许为任何类型实现任何trait，那么可能会有多个不同的库尝试为相同的类型实现相同的trait，从而导致冲突和混乱。孤儿规则通过限制trait实现的范围，确保了Rust代码的稳定性和可靠性。

解释孤儿规则的概念

• 如果trait是本地trait，那就直接满足孤儿规则了。本地trait的意思是这个trait是在当前的crate里定义的
• 如果trait是不是本地trait。那就要同时满足两个条件：
  1. 类型T0..=Tn要至少有一个类型是本地类型。当然，一个impl可能会有多个本地类型，我们第一个本地类型定义为Ti。
  2. P1..=Pn中的未覆盖的类型参数不能出现在 T0..Ti （不包括 Ti ）中。 这一条是比较难理解的，如果理解了这一条，我们就理解了孤儿规则了。

什么是未覆盖的类型呢？

规范里的定义是：A type which does not appear as an argument to another type. 一个类型如果它不是做为其它类型的参数而出现，那它就是未覆盖的类型。 举个例子，类型T就是未覆盖的类型，但是Vec中的T就不是未覆盖的类型了，就是覆盖了的类型，因为它做为Vec的参数出现了，不是单独出现的。

我们再来看看规范中的说明：P1..=Pn中的未覆盖的类型参数不能出现在 T0..Ti（不包括 Ti ） 中。需要注意是 T0..Ti，规范中可没要求是T0..=Tn，这一点要注意。

例子详解

在不同crate中定义trait和类型：

1. Crate A定义了一个trait。
2. Crate B定义了一个类型。
3. Crate C尝试为Crate B中的类型实现Crate A中的trait。

CrateA项目中：

// src/lib.rs
pub trait Greet {
fn greet(&self);
}

CrateB项目中

// src/lib.rs
pub struct Person {
   pub name: String,
}

CrateC项目中: 实现

// src/lib.rs
extern crate trait_crate;
extern crate type_crate;
use trait_crate::Greet;
use type_crate::Person;
// 由于孤儿规则，这将无法编译
impl Greet for Person {
  fn greet(&self) {
    println!("你好，我的名字是{}", self.name);
  }
}

上述代码，A定义了Greet trait。B定义了Person结构体。C尝试为Person结构体实现Greet trait。孤儿规则阻止了C为Person结构体实现Greet trait，因为trait和类型都定义在C之外。

如何解决

1. 为外部类型实现本地trait：

你可以在你的crate中定义一个新的trait，并为其外部类型实现该trait。Crate C: impl_crate

extern crate type_crate;
use type_crate::Person;
// 定义一个新的trait去实现Person，就可以使用Person这个结构体的属性了。
pub trait Farewell {
fn farewell(&self);
}
impl Farewell for Person {
   fn farewell(&self) {
     println!("Goodbye from {}", self.name);
   }
}

为本地类型实现外部trait：你可以为在你的crate中定义的类型实现一个外部trait。和上面的反过来，在自己的包里面定一个新的结构体然后实现trait Greet。

extern crate trait_crate;
use trait_crate::Greet;
pub struct LocalPerson {
  pub name: String,
}
impl Greet for LocalPerson {
  fn greet(&self) {
     println!("Hello, my name is {}", self.name);
  }
}