トレイト

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前提知識

トレイト（trait）は、型が提供を約束できるメソッドの名前付き集合だ。型がトレイトを実装していれば、そのトレイトを期待するコードはどれでも、具体的な型を知らずにその型を扱える。

トレイトの宣言

trait Greet {
    fn greeting(&self) -> String;
}

これはコントラクト（contract）を宣言している：Greet を実装する型はすべて、self への共有参照を受け取り String を返す greeting メソッドを持たなければならない。

トレイトの実装

struct Person {
    name: String,
}

impl Greet for Person {
    fn greeting(&self) -> String {
        format!("Hello, I'm {}!", self.name)
    }
}

impl Trait for Type はトレイトのコントラクトを特定の型に結び付ける。これにより Person に対して .greeting() を呼び出せるようになり、Greet が要求される場所ならどこでも Person を使える。

デフォルトメソッド実装

トレイトはメソッドにデフォルトの本体を提供できる：

trait Greet {
    fn name(&self) -> &str;

    fn greeting(&self) -> String {
        format!("Hello, I'm {}!", self.name())
    }
}

実装者は name を必ず提供しなければならないが、オーバーライドしない限り greeting は無償で得られる。デフォルトメソッドにより、トレイトはすべての実装者に繰り返しを強いることなく有用な振る舞いを提供できる。

孤児ルール

トレイトを型に実装できるのは：

  • そのトレイトを自分が定義した場合、または
  • その型を自分が定義した場合だ。

外部のトレイトを外部の型に実装することはできない。たとえば、自分のクレート（crate）内で std::fmt::Display（標準ライブラリ由来）を Vec<T>（同じく標準ライブラリ由来）に実装することはできない。この孤児ルールにより、ある型へのトレイト実装は常に高々一つしか存在しないことが保証される — 異なるクレートからの競合した実装は生まれない。

関数シグネチャでのトレイトの使用

トレイトを実装する任意の型を受け入れるための構文は二通りある：

fn print_greeting(g: &impl Greet) {
    println!("{}", g.greeting());
}

fn print_greeting<T: Greet>(g: &T) {
    println!("{}", g.greeting());
}

どちらも同じ意味だ：Greet を実装する任意の型への参照を受け入れる。前者（impl Trait）は簡潔で、後者（境界付きジェネリクス T: Greet）は型パラメータが複数の位置に現れる場合や where 節で使う場合に必要になる。

トレイト間の曖昧さの解消

複数のトレイトが同じ名前のメソッドを定義できる。どちらもスコープ内にある場合、Rust はどちらを意図しているかを特定する手助けを必要とする：

trait A { fn hello(&self); }
trait B { fn hello(&self); }

struct Foo;
impl A for Foo { fn hello(&self) { println!("A"); } }
impl B for Foo { fn hello(&self) { println!("B"); } }

let f = Foo;
A::hello(&f); // A の hello を呼び出す
B::hello(&f); // B の hello を呼び出す

実際には、曖昧さが生じることは稀だ。スコープ内にそのメソッドを持つトレイトが一つだけなら、Rust は .hello() を自動的に解決する。

トレイトの位置づけ

トレイトは Java/Go のインターフェース、Haskell の型クラス（type class）、C++ の抽象基底クラス（abstract base class）と同じ役割を果たす — 具体的な型を名指しすることなく共有された振る舞いを記述する。Rust の実装は具体的な型ごとに個別の特化コードを生成する（単相化（monomorphization））ため、トレイト境界を持つジェネリック関数は手書きの特化コードと比べてランタイムオーバーヘッドを持たない。