트레이트 구현하기 (Implementing Traits)

Rust의 표준 라이브러리에 정의된 타입(예: u32)에 직접 새로운 메서드를 정의하려고 하면 어떻게 될까요?

impl u32 {
    fn is_even(&self) -> bool {
        self % 2 == 0
    }
}

안타깝게도 컴파일러는 이를 허용하지 않습니다.

error[E0390]: cannot define inherent `impl` for primitive types
  |
1 | impl u32 {
  | ^^^^^^^^
  |
  = help: consider using an extension trait instead

확장 트레이트 (Extension Traits)

**확장 트레이트(Extension Traits)**는 외부 타입에 새로운 메서드를 추가할 때 사용하는 패턴입니다. 이전 연습 문제에서 보았던 것처럼, IsEven 트레이트를 정의하고 i32와 u32에 구현한 뒤, 해당 트레이트가 스코프 안에 있다면 해당 타입들에서 is_even 메서드를 자유롭게 호출할 수 있습니다.

// 트레이트를 스코프로 가져옵니다.
use my_library::IsEven;

fn main() {
    // 이제 해당 타입에서 메서드를 호출할 수 있습니다.
    if 4.is_even() {
        // [...] 
    }
}

유일한 구현 (One Implementation)

트레이트를 구현할 때는 한 가지 제약이 있습니다. 동일한 크레이트 내에서 특정 타입에 대해 같은 트레이트를 두 번 구현할 수 없다는 점입니다.

trait IsEven {
    fn is_even(&self) -> bool;
}

impl IsEven for u32 {
    fn is_even(&self) -> bool {
        true
    }
}

impl IsEven for u32 {
    fn is_even(&self) -> bool {
        false
    }
}

컴파일러는 이를 다음과 같이 거절합니다.

error[E0119]: conflicting implementations of trait `IsEven` for type `u32`
   |
5  | impl IsEven for u32 {
   | ------------------- first implementation here
...
11 | impl IsEven for u32 {
   | ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ conflicting implementation for `u32`

메서드 호출 시 어떤 구현체를 사용해야 할지 모호함이 없어야 하기 때문입니다.

고아 규칙 (Orphan Rule)

여러 크레이트가 얽혀 있는 상황에서는 구현 규칙이 조금 더 복잡해집니다. 이를 **고아 규칙(Orphan Rule)**이라고 부르며, 다음 중 하나라도 충족되어야 트레이트 구현이 가능합니다.

구현할 트레이트가 현재 크레이트에 정의되어 있음.
구현할 타입이 현재 크레이트에 정의되어 있음.

이 규칙의 목적은 메서드 탐색 과정을 명확하게 보장하는 것입니다. 만약 이런 규칙이 없다면 어떤 문제가 생길까요?

크레이트 A가 IsEven 트레이트를 정의함.
크레이트 B가 u32에 대해 IsEven을 구현함.
크레이트 C가 u32에 대해 (서로 다른) IsEven을 구현함.
크레이트 D가 B와 C를 모두 참조하고 1.is_even()을 호출함.

이때 어떤 구현을 사용해야 할까요? 정답이 없기 때문에 Rust는 이러한 시나리오 자체가 발생하지 않도록 고아 규칙을 적용합니다. 결과적으로 크레이트 B와 C는 컴파일되지 않습니다.

추가 자료 (Further Reading)

고아 규칙에는 몇 가지 예외 사항이 있습니다. 더 깊이 있는 내용이 궁금하시다면 Rust 레퍼런스를 참고해 보세요.

Exercise

The exercise for this section is located in 04_traits/02_orphan_rule