Rust中为本地trait所有实现类型实现外部trait的方法

问题背景 #

我定义了一些本地类型：

struct A;
struct B;

这些类型都实现了本地Trait MyTrait：

pub trait MyTrait { }

impl MyTrait for A { }
impl MyTrait for B { }

尝试通过泛型方式为所有实现MyTrait的类型实现标准库的ToString：

impl<T: MyTrait> ToString for T {
    fn to_string(&self) -> String {
        todo!()
    }
}

但触发孤儿规则报错：

error[E0210]: type parameter `T` must be used as the type parameter for some local type (e.g., `MyStruct<T>`)
 --> src/main.rs:9:6
  |
9 | impl<T: MyTrait> ToString for T {
  |      ^ type parameter `T` must be used as the type parameter for some local type
  |
  = note: implementing a foreign trait is only possible if at least one of the types for which it is implemented is local
  = note: only traits defined in the current crate can be implemented for a type parameter

需求是除了宏之外，找到直接为这些具体类型实现Trait的可行方法，不使用包装类型。

解决方案 #

首先明确：除了宏之外，没有直接的语法可以批量为本地类型实现外部Trait。Rust的孤儿规则核心是避免Trait实现冲突，要求实现外部Trait时，要么Trait是当前 crate 定义的，要么被实现的类型是当前 crate 定义的。而泛型参数T: MyTrait并不满足“类型是本地”的条件——因为T可以匹配任何实现了MyTrait的类型（包括外部 crate 的类型），所以这种写法被编译器禁止。

如果不想用宏，只能手动为每个本地类型单独实现ToString，但可以通过提取公共逻辑减少重复代码：

步骤1：在本地Trait中定义公共逻辑 #

修改MyTrait，添加一个用于生成字符串的方法：

pub trait MyTrait {
    fn my_to_string(&self) -> String;
}

impl MyTrait for A {
    fn my_to_string(&self) -> String {
        "A".to_string()
    }
}

impl MyTrait for B {
    fn my_to_string(&self) -> String {
        "B".to_string()
    }
}

步骤2：为每个本地类型实现ToString #

每个实现只需调用MyTrait中定义的公共方法：

impl ToString for A {
    fn to_string(&self) -> String {
        self.my_to_string()
    }
}

impl ToString for B {
    fn to_string(&self) -> String {
        self.my_to_string()
    }
}

这种方式虽然仍需手动编写每个impl块，但每个块的代码量极少，重复度被降到最低。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者hjpev