实现From<PllState<PllDev>> for PllDev时遇E0210及E0119错误求助

问题场景 #

我正在使用rp2040_hal crate，该crate提供了PhaseLockedLoopDevice<State, Device> trait。为简化泛型参数使用，定义了如下枚举：

enum PllState<PllDev: PhaseLockedLoopDevice> {
    Disabled(PllDev),
    Locked(PhaseLockedLoop<pll::Locked, PllDev>),
}

尝试实现From<> trait以通过PllState::into()获取内部PllDev时，出现编译错误：

impl<PllDev: PhaseLockedLoopDevice> From<PllState<PllDev>> for PllDev {
    fn from(value: PllState<PllDev>) -> Self {
        match value{
            PllState::Locked(p) => p.free(),
            PllState::Disabled(p) => p
        }
    }
}

错误信息：

error[E0210]: type parameter `PllDev` must be covered by another type when it appears before the first local type (`PllState<PllDev>`)
   --> src\kernel\clocks.rs:590:6
    |
590 | impl<PllDev: PhaseLockedLoopDevice> From<PllState<PllDev>> for PllDev {
    |      ^^^^^^ type parameter `PllDev` must be covered by another type when it appears before the first local type (`PllState<PllDev>`)
    |
    = note: implementing a foreign trait is only possible if at least one of the types for which it is implemented is local, and no uncovered type parameters appear before that first local type
    = note: in this case, 'before' refers to the following order: `impl<..> ForeignTrait<T1, ..., Tn> for T0`, where `T0` is the first and `Tn` is the last

移除From<>实现后尝试实现Into<>，又出现冲突错误：

impl<PllDev: PhaseLockedLoopDevice> Into<PllDev> for PllState<PllDev> {
    fn into(self) -> PllDev {
        match self{
            PllState::Locked(p) => p.free(),
            PllState::Disabled(p) => p
        }
    }
}

错误信息：

error[E0119]: conflicting implementations of trait `Into<_>` for type `PllState<_>`
   --> src\kernel\clocks.rs:598:1
    |
598 | impl<PllDev: PhaseLockedLoopDevice> Into<PllDev> for PllState<PllDev> {
    | ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
    |
    = note: conflicting implementation in crate `core`:
            - impl<T, U> Into<U> for T
              where U: From<T>;

解决方法 #

针对E0210错误 #

Rust的孤儿规则规定：实现外部trait时，至少有一个关联类型是本地定义的，且第一个本地类型之前不能存在未被覆盖的类型参数。这里From是标准库的外部trait，实现形式是From<本地类型> for 外部类型，此时外部类型PllDev作为for后的目标类型，出现在第一个本地类型PllState<PllDev>之前，且PllDev是未被覆盖的泛型参数——它没有被任何本地类型包裹，Rust无法保证这个实现不会和其他 crate 的实现产生冲突。

最简洁的解决方式是为PllState实现一个自定义方法，直接返回内部的PllDev：

impl<PllDev: PhaseLockedLoopDevice> PllState<PllDev> {
    pub fn into_inner(self) -> PllDev {
        match self {
            PllState::Locked(p) => p.free(),
            PllState::Disabled(p) => p,
        }
    }
}

使用时直接调用pll_state.into_inner()即可获取PllDev，完全符合Rust的规则。

针对E0119错误 #

标准库的Into trait有一个全局 blanket 实现：impl<T, U> Into<U> for T where U: From<T>。即使你没有实现From，Rust也会认为存在潜在的Into实现可能，手动实现Into<PllDev> for PllState<PllDev>会和这个全局实现冲突——Rust无法判断两个实现的优先级。

同样，使用上述自定义的into_inner方法是最稳妥的方案，避免和标准库的全局实现冲突。

如果一定要使用Into/From的形式，可以把PllDev包装到一个本地类型中，但这种方式会增加复杂度，不如自定义方法简洁：

// 定义本地包装类型
struct PllDevWrapper<PllDev: PhaseLockedLoopDevice>(PllDev);

// 为包装类型实现From<PllState>
impl<PllDev: PhaseLockedLoopDevice> From<PllState<PllDev>> for PllDevWrapper<PllDev> {
    fn from(value: PllState<PllDev>) -> Self {
        PllDevWrapper(match value {
            PllState::Locked(p) => p.free(),
            PllState::Disabled(p) => p,
        })
    }
}

// 使用时转换后解包
let pll_dev = PllDevWrapper::from(pll_state).0;

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Anon