5.3 扩展方法

我们还可以利用 trait 给其他的类型添加成员方法，哪怕这个类型不是我们自己写的。比如，我们可以为内置类型 i32 添加一个方法：

trait Double {
    fn double(&self) -> Self;
}

impl Double for i32 {
    fn double(&self) -> i32 { *self * 2 }
}

fn main() {
    // 可以像成员方法一样调用
    let x : i32 = 10.double();
    println!("{}", x);
}

这个扩展的功能就像 C# 里面的“扩展方法”一样。哪怕这个类型不是在当前的项目中声明的，我们依然可以为它增加一些成员方法。但我们也不是随随便便就可以这么做的，Rust 对此有一个规定。

在声明 trait 和 impl trait 的时候，Rust 规定了一个 Coherence Rule（一致性规则）或称为 Orphan Rule（孤儿规则）：impl 块要么与 trait 的声明在同一个的 crate 中，要么与类型的声明在同一个 crate 中。

也就是说，如果 trait 来自于外部 crate，而且类型也来自于外部 crate，编译器不允许你为这个类型 impl 这个 trait。它们之中必须至少有一个是在当前 crate 中定义的。因为在其他的 crate 中，一个类型没有实现一个 trait，很可能是有意的设计。如果我们在使用其他的 crate 的时候，强行把它们“拉郎配”，是会制造出 bug 的。比如说，我们写了一个程序，引用了外部库 lib1 和 lib2，lib1 中声明了一个 trait T，lib2 中声明了一个 struct S，我们不能在自己的程序中针对 S 实现 T。 这也意味着，上游开发者在给别人写库的时候，尤其要注意，一些比较常见的标准库中的 trait，如 Display Debug ToString Default 等，应该尽可能地提供好。否则，使用这个库的下游开发者是没办法帮我们把这些 trait 实现的。

同理，如果是匿名 impl，那么这个 impl 块必须与类型本身存在于同一个 crate 中。

更多关于“一致性规则”的解释，可以参见编译器的详细错误说明：

rustc --explain E0117
rustc --explain E0210

当类型和 trait 涉及泛型参数的时候，一致性规则实际上是很复杂的，用户如果需要了解所有的细节，还需要参考对应的 RFC 文档。

许多初学者会用自带 GC 的语言中的“Interface”、抽象基类来理解 trait 这个概念，但是实际上它们有很大的不同。

Rust 是一种用户可以对内存有精确控制能力的强类型语言。我们可以自由指定一个变量是在栈里面，还是在堆里面，变量和指针也是不同的类型。类型是有大小（Size）的。有些类型的大小是在编译阶段可以确定的，有些类型的大小是编译阶段无法确定的。目前版本的 Rust 规定，在函数参数传递、返回值传递等地方，都要求这个类型在编译阶段有确定的大小。否则，编译器就不知道该如何生成代码了。

而 trait 本身既不是具体类型，也不是指针类型，它只是定义了针对类型的、抽象的“约束”。不同的类型可以实现同一个 trait，满足同一个 trait 的类型可能具有不同的大小。因此，trait 在编译阶段没有固定大小，目前不能直接使用 trait 作为实例变量、参数、返回值。

有一些初学者特别喜欢写这样的代码：

let x: Shape = Circle::new(); // Shape 不能做局部变量的类型
fn use_shape(arg : Shape) {}  // Shape 不能直接做参数的类型
fn ret_shape() -> Shape {}    // Shape 不能直接做返回值的类型

这样的写法是错误的。请一定要记住，trait 的大小在编译阶段是不固定的。那怎样写才是对的呢？后面我们讲到泛型的时候再说。