고급 트레이트

10장의 ‘트레이트로 공통된 동작을 정의하기’절에서 트레이트에 대해 처음 다뤘지만, 더 자세한 내용은 다루지 않았습니다. 이제 러스트에 대해 더 많이 알게 되었으니, 핵심을 살펴볼 수 있습니다.

연관 타입으로 트레이트 정의에서 자리표시자 타입 지정하기

연관 타입은 타입 자리표시자와 트레이트를 연결하여 트레이트 메서드 정의를 할 때 이러한 자리표시자 타입을 시그니처에서 사용할 수 있도록 합니다. 트레이트의 구현자는 특정 구현을 위해서 자리표시자 타입 대신 사용할 구체적인 타입을 지정합니다. 이렇게 하면 트레이트가 구현될 때까지 해당 타입이 무엇인지 정확히 알 필요 없이 임의의 타입을 사용하는 트레이트를 정의할 수 있습니다.

이 장에서 설명하는 대부분의 고급 기능은 거의 필요하지 않다고 설명했습니다. 연관 타입은 그 중간 정도에 해당합니다: 이 책의 나머지 부분에서 설명하는 기능보다는 드물게 사용되지만 이 장에서 설명하는 다른 많은 기능보다는 더 자주 사용됩니다.

연관 타입이 있는 트레이트의 한 예로 표준 라이브러리에서 제공하는 Iterator 트레이트가 있습니다. 연관 타입의 이름은 Item이며 Iterator 트레이트를 구현하는 타입이 반복하는 값의 타입을 나타냅니다. Iterator 트레이트의 정의는 예제 19-12에 나와 있습니다.

pub trait Iterator {
    type Item;

    fn next(&mut self) -> Option<Self::Item>;
}

예제 19-12: 연관 타입 Item이 있는 Iterator 트레이트의 정의

타입 Item은 자리표시자이고, next 메서드의 정의는 Option<Self::Item> 타입의 값을 반환할 것임을 보여줍니다. Iterator 트레이트의 구현자는 Item의 구체적 타입을 지정하고, next 메서드는 해당 구체적 타입의 값을 담고 있는 Option을 반환합니다.

연관 타입은 제네릭과 비슷한 개념처럼 보일 수 있는데, 제네릭은 처리할 수 있는 타입을 지정하지 않으면서 함수를 정의할 수 있게 해 준다는 점에서 그렇습니다. 두 개념의 차이점을 살펴보기 위해 Item 타입이 u32로 지정된 Counter라는 타입에 대한 Iterator 트레이트 구현을 살펴보겠습니다:

파일명: src/lib.rs

struct Counter {
    count: u32,
}

impl Counter {
    fn new() -> Counter {
        Counter { count: 0 }
    }
}

impl Iterator for Counter {
    type Item = u32;

    fn next(&mut self) -> Option<Self::Item> {
        // --생략--
        if self.count < 5 {
            self.count += 1;
            Some(self.count)
        } else {
            None
        }
    }
}

이 문법은 제네릭과 비슷해 보입니다. 그렇다면 예제 19-13에 나온 것처럼 제네릭으로 Iterator 트레이트를 정의하면 되지 않을까요?

pub trait Iterator<T> {
    fn next(&mut self) -> Option<T>;
}

예제 19-13: 제네릭을 사용한 Iterator 트레이트의 가상 정의

차이점은 예제 19-13에서와 같이 제네릭을 사용할 때는 각 구현에서 타입을 명시해야 한다는 점입니다; Counter에 대해 Iterator<String> 혹은 다른 타입을 구현할 수도 있기 때문에, Counter에 대해 Iterator의 구현이 여러 개 있을 수 있습니다. 다시 말해, 한 트레이트에 제네릭 매개변수가 있는 경우, 매번 제네릭 타입 매개변수의 구체적 타입을 변경하면서 한 트레이트에 대해 여러 번 구현할 수 있습니다. Counter에 next 메서드를 사용할 때, 어떤 Iterator의 구현을 사용할지를 나타내기 위한 타입 명시를 제공해야 합니다.

연관 타입을 사용하면 타입에 트레이트를 여러 번 구현할 수 없기 때문에 타입 명시를 할 필요도 사라집니다. 연관 타입을 사용하는 정의가 있는 예제 19-12에서는 Item의 타입을 한 번만 선택할 수 있는데, 이는 impl Iterator for Counter가 하나만 존재할 수 있기 때문입니다. Counter에서 next를 호출할 때마다 u32 값의 반복자를 원한다고 지정할 필요가 없습니다.

연관 타입도 트레이트 계약의 일부가 됩니다: 트레이트의 구현자는 연관 타입 자리표시자를 대신할 타입을 제공해야 합니다. 연관 타입은 종종 그 타입이 어떻게 사용되는지 설명하는 이름을 갖게 되며, API 문서에 연관 타입을 문서화하는 것이 좋습니다.

기본 제네릭 타입 매개변수와 연산자 오버로딩

제네릭 타입 매개변수를 사용하면 제네릭 타입에 대한 기본 구체적 타입을 지정할 수 있습니다. 이렇게 하면 기본 타입이 작동하는 경우 트레이트의 구현자가 구체적 타입을 지정할 필요가 없습니다. 제네릭 타입을 선언할 때 <PlaceholderType=ConcreteType> 문법을 사용하여 기본 타입을 지정합니다.

이 기법이 유용한 경우 중 좋은 예가 특정 상황에서 (+ 같은) 연산자의 동작을 커스터마이징하는 연산자 오버로딩 (operator overloading) 과 함께 쓰이는 경우입니다.

러스트에서는 자체 연산자를 만들거나 임의의 연산자를 오버로딩할 수 없습니다. 그러나 std::ops에 나열된 연산자와 연관된 트레이트를 구현하여 연산자 및 해당 트레이트를 오버로딩할 수 있습니다. 예를 들면, 예제 19-14에서는 + 연산자를 오버로딩하여 두 Point 인스턴스를 더합니다. 이 작업은 Point 구조체에 Add 트레이트를 구현하여 수행합니다:

파일명: src/main.rs

use std::ops::Add;

#[derive(Debug, Copy, Clone, PartialEq)]
struct Point {
    x: i32,
    y: i32,
}

impl Add for Point {
    type Output = Point;

    fn add(self, other: Point) -> Point {
        Point {
            x: self.x + other.x,
            y: self.y + other.y,
        }
    }
}

fn main() {
    assert_eq!(
        Point { x: 1, y: 0 } + Point { x: 2, y: 3 },
        Point { x: 3, y: 3 }
    );
}

예제 19-14: Add 트레이트를 구현하여 Point 인스턴스에 대한 + 연산자 오버로딩하기

add 메서드는 두 Point 인스턴스의 x 값과 y 값을 더하여 새로운 Point를 생성합니다. Add 트레이트에는 Output이라는 연관 타입이 있는데, 이는 add 메서드에서 반환되는 타입을 결정합니다.

이 코드에서 기본 제네릭 타입은 Add 트레이트 안에 있습니다. 아래는 그 정의입니다:

#![allow(unused)]
fn main() {
trait Add<Rhs=Self> {
    type Output;

    fn add(self, rhs: Rhs) -> Self::Output;
}
}

이 코드는 일반적으로 익숙해 보일 것입니다: 하나의 메서드와 연관된 타입이 있는 트레이트라는 점이 말이지요. 새로운 부분은 Rhs=Self입니다: 이 문법을 기본 타입 매개변수 (default type parameter) 라고 합니다. Rhs 기본 타입 매개변수는 (‘오른쪽 (right hand side)’의 줄임말) add 메서드에서 rhs 매개변수의 타입을 정의합니다. Add 트레이트를 구현할 때 Rhs에 대한 구체적 타입을 지정하지 않으면 Rhs의 타입은 Add를 구현하고 있는 타입인 Self로 기본 지정됩니다.

Point에 대해 Add를 구현할 때 두 Point 인스턴스를 더하고 싶었으므로 Rhs에 대한 기본 타입을 사용했습니다. 기본 타입을 사용하지 않고 Rhs 타입을 커스터마이징 하려는 경우에서의 Add 트레이트를 구현하는 예를 살펴봅시다.

Millimeters와 Meters라는 두 개의 구조체에는 서로 다른 단위의 값을 담고 있습니다. 기존 타입을 다른 구조체에서 얇게 감싸는 것을 뉴타입 패턴 (newtype pattern) 이라고 하며, ‘뉴타입 패턴을 사용하여 외부 타입에 외부 트레이트 구현하기’절에서 더 자세히 설명합니다. 밀리미터 단위의 값을 미터 단위의 값에 더하고 Add의 구현이 변환을 올바르게 수행하도록 하고 싶습니다. 예제 19-15에서 보시는 것처럼 Meters를 Rhs로 사용하여 Millimeters에 대한 Add를 구현할 수 있습니다.

파일명: src/lib.rs

use std::ops::Add;

struct Millimeters(u32);
struct Meters(u32);

impl Add<Meters> for Millimeters {
    type Output = Millimeters;

    fn add(self, other: Meters) -> Millimeters {
        Millimeters(self.0 + (other.0 * 1000))
    }
}

예제 19-15: Millimeters와 Meters를 더하기 위하여 Millimeters에 대한 Add 트레이트 구현하기

Millimeters와 Meters를 더하기 위해서, impl Add<Meters>라고 지정하여 기본 타입인 Self 대신 Rhs 타입 매개변수의 값을 설정합니다.

두 가지 주요한 방법으로 기본 타입 매개변수를 사용합니다:

기존 코드를 깨는 일 없이 타입을 확장하기 위해
대부분의 사용자가 필요로 하지 않는 특정 상황에 대한 커스터마이징을 허용하기 위해

표준 라이브러리의 Add 트레이트는 두 번째 목적의 예입니다: 일반적으로 두 개의 유사한 타입을 더하지만 Add 트레이트는 그 이상으로 커스터마이징할 수 있는 기능을 제공합니다. Add 트레이트 정의에서 기본 타입 매개변수를 사용하면 대부분의 경우 추가 매개변수를 지정할 필요가 없습니다. 바꿔 말하면, 약간의 구현 보일러 플레이트가 필요 없으므로 트레이트를 더 쉽게 사용하게 해 줍니다.

첫 번째 목적은 두 번째 목적과 비슷하지만 방향이 반대입니다: 기존 트레이트에 타입 매개변수를 추가하려는 경우, 기본값을 지정하여 기존 구현 코드를 손상시키지 않고 트레이트의 기능을 확장할 수 있습니다.

모호성 방지를 위한 완전 정규화 문법: 같은 이름의 메서드 호출하기

러스트에서는 어떤 트레이트에 다른 트레이트의 메서드와 같은 이름의 메서드가 있는 것을 막지 않으며, 한 타입에서 두 트레이트를 모두 구현하는 것도 막지 않습니다. 또한 트레이트의 메서드와 이름이 같은 메서드를 타입에 직접 구현하는 것도 가능합니다.

같은 이름의 메서드를 호출할 때는 어떤 메서드를 사용할지 러스트에 알려줘야 합니다. 예제 19-16의 코드에서는 Pilot과 Wizard라는 두 개의 트레이트를 정의했는데, 두 트레이트 모두 fly라는 메서드를 가지고 있다고 가정해 봅시다. 그런 다음 이미 fly라는 메서드가 구현된 Human 타입에 두 트레이트를 모두 구현합니다. 각각의 fly 메서드는 다른 일을 합니다.

파일명: src/main.rs

trait Pilot {
    fn fly(&self);
}

trait Wizard {
    fn fly(&self);
}

struct Human;

impl Pilot for Human {
    fn fly(&self) {
        println!("This is your captain speaking.");
    }
}

impl Wizard for Human {
    fn fly(&self) {
        println!("Up!");
    }
}

impl Human {
    fn fly(&self) {
        println!("*waving arms furiously*");
    }
}

fn main() {}

예제 19-16: 두 트레이트에는 fly 메서드가 있도록 정의되어 Human 타입에 대해 구현되었고, Human에 직접 fly 메서드가 구현되어 있습니다

Human의 인스턴스에 fly를 호출하면, 예제 19-17에서 보시는 것처럼 컴파일러는 기본적으로 타입에 직접 구현된 메서드를 호출합니다.

파일명: src/main.rs

trait Pilot {
    fn fly(&self);
}

trait Wizard {
    fn fly(&self);
}

struct Human;

impl Pilot for Human {
    fn fly(&self) {
        println!("This is your captain speaking.");
    }
}

impl Wizard for Human {
    fn fly(&self) {
        println!("Up!");
    }
}

impl Human {
    fn fly(&self) {
        println!("*waving arms furiously*");
    }
}

fn main() {
    let person = Human;
    person.fly();
}

예제 19-17: Human 인스턴스에 fly 호출하기

이 코드를 실행하면 *waving arms furiously*가 출력되어 러스트가 Human에 직접 구현된 fly 메서드를 호출했음을 보여줍니다.

Pilot 트레이트나 Wizard 트레이트의 fly 메서드를 호출하려면, 더 명확한 문법을 사용하여 어떤 fly 메서드를 의도한 것인지 지정할 필요가 있습니다. 예제 19-18에서 이 문법을 보여줍니다.

파일명: src/main.rs

trait Pilot {
    fn fly(&self);
}

trait Wizard {
    fn fly(&self);
}

struct Human;

impl Pilot for Human {
    fn fly(&self) {
        println!("This is your captain speaking.");
    }
}

impl Wizard for Human {
    fn fly(&self) {
        println!("Up!");
    }
}

impl Human {
    fn fly(&self) {
        println!("*waving arms furiously*");
    }
}

fn main() {
    let person = Human;
    Pilot::fly(&person);
    Wizard::fly(&person);
    person.fly();
}

예제 19-18: 호출하고자 하는 트레이트의 fly 메서드 지정하기

메서드 이름 앞에 트레이트 이름을 지정하면 어떤 fly 구현을 호출할지 러스트에게 명확히 알릴 수 있습니다. 예제 19-18에서 사용한 person.fly()와 동일한 Human::fly(&person)를 작성할 수도 있지만, 명확히 할 필요가 없는 경우라면 작성 시간이 조금 더 길어집니다.

이 코드를 실행하면 다음이 출력됩니다:

$ cargo run
   Compiling traits-example v0.1.0 (file:///projects/traits-example)
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.46s
     Running `target/debug/traits-example`
This is your captain speaking.
Up!
*waving arms furiously*

fly 메서드는 self 매개변수를 취하기 때문에, 하나의 트레이트를 구현하는 두 개의 타입이 있다면, 러스트는 self의 타입에 따라 어떤 트레이트의 구현체를 사용하려는 것인지 알아낼 수 있습니다.

그러나, 메서드가 아닌 연관 함수에는 self 매개변수가 없습니다. 동일한 함수명을 가진 메서드가 아닌 함수가 정의된 여러 타입 또는 트레이트가 있는 경우, 완전 정규화 문법 (fully qualified syntax) 을 사용하지 않는 한 러스트는 어떤 타입을 의미하는지 항상 알 수 없습니다. 예를 들어, 예제 19-19에서는 모든 강아지의 이름을 스팟 (Spot) 으로 지정하려는 동물 보호소에 대한 트레이트를 생성합니다. 메서드가 아닌 연관 함수 baby_name이 있는 Animal 트레이트를 만듭니다. Animal 트레이트는 구조체 Dog에 대해 구현되며, 여기에도 메서드가 아닌 연관 함수 baby_name가 직접 제공됩니다.

파일명: src/main.rs

trait Animal {
    fn baby_name() -> String;
}

struct Dog;

impl Dog {
    fn baby_name() -> String {
        String::from("Spot")
    }
}

impl Animal for Dog {
    fn baby_name() -> String {
        String::from("puppy")
    }
}

fn main() {
    println!("A baby dog is called a {}", Dog::baby_name());
}

예제 19-19: 연관 함수가 있는 트레이트와 이 트레이트를 구현하면서 동시에 같은 이름의 연관 함수가 있는 타입

모든 강아지 이름을 스팟으로 짓는 코드를 Dog에 정의된 baby_name 연관 함수에 구현합니다. Dog 타입은 모든 동물이 가지고 있는 특성을 기술하는 Animal 트레이트도 구현합니다. 아기 개는 강아지 (puppy) 라고 불리며, 이는 Animal 트레이트와 연관된 baby_name 함수에서 Dog에 대한 Animal 트레이트의 구현으로 표현됩니다.

main에서는 Dog::baby_name 함수를 호출하는데, 이는 Dog에 직접 정의된 연관 함수를 호출합니다. 이 코드는 다음을 출력합니다:

$ cargo run
   Compiling traits-example v0.1.0 (file:///projects/traits-example)
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.54s
     Running `target/debug/traits-example`
A baby dog is called a Spot

이 출력은 우리가 원했던 것이 아닙니다. 우리는 Dog에 구현한 Animal 트레이트에 속하는 baby_name 함수를 호출하여 코드가 A baby dog is called a puppy라고 출력하기를 원합니다. 예제 19-18에서 사용했던 트레이트 이름을 지정하는 기법은 여기서 도움이 되지 않습니다; 예제 19-20의 코드로 main을 변경하면 컴파일 에러가 발생합니다.

파일명: src/main.rs

trait Animal {
    fn baby_name() -> String;
}

struct Dog;

impl Dog {
    fn baby_name() -> String {
        String::from("Spot")
    }
}

impl Animal for Dog {
    fn baby_name() -> String {
        String::from("puppy")
    }
}

fn main() {
    println!("A baby dog is called a {}", Animal::baby_name());
}

예제 19-20: Animal 트레이트의 baby_name을 호출하는 시도이지만, 러스트는 어떤 구현체를 사용해야 하는지 알지 못합니다

Animal::baby_name은 self 매개변수가 없고, Animal 트레이트를 구현하는 다른 타입이 있을 수 있기 때문에, 러스트는 우리가 원하는 Animal::baby_name의 구현체를 알 수 없습니다. 다음과 같은 컴파일 에러가 발생합니다:

$ cargo run
   Compiling traits-example v0.1.0 (file:///projects/traits-example)
error[E0790]: cannot call associated function on trait without specifying the corresponding `impl` type
  --> src/main.rs:20:43
   |
2  |     fn baby_name() -> String;
   |     ------------------------- `Animal::baby_name` defined here
...
20 |     println!("A baby dog is called a {}", Animal::baby_name());
   |                                           ^^^^^^^^^^^^^^^^^ cannot call associated function of trait
   |
help: use the fully-qualified path to the only available implementation
   |
20 |     println!("A baby dog is called a {}", <Dog as Animal>::baby_name());
   |                                           +++++++       +

For more information about this error, try `rustc --explain E0790`.
error: could not compile `traits-example` due to previous error

다른 타입에 대한 Animal 구현체가 아니라 Dog에 대한 Animal 구현체를 사용하고 싶다는 것을 명확히 하고 러스트에 알려주려면, 완전 정규화 문법을 사용해야 합니다. 예제 19-21은 완전 정규화 문법을 사용하는 방법을 보여줍니다.

파일명: src/main.rs

trait Animal {
    fn baby_name() -> String;
}

struct Dog;

impl Dog {
    fn baby_name() -> String {
        String::from("Spot")
    }
}

impl Animal for Dog {
    fn baby_name() -> String {
        String::from("puppy")
    }
}

fn main() {
    println!("A baby dog is called a {}", <Dog as Animal>::baby_name());
}

예제 19-21: 완전 정규화 문법을 사용하여 Dog에 구현된 Animal 트레이트의 baby_name을 호출하고자 함을 지정하기

꺽쇠 괄호 안에 타입 명시를 제공하고 있는데, 이는 이 함수 호출에 대해 Dog 타입을 Animal로 취급하고 싶다고 알려줌으로써 Dog에 구현된 Animal 트레이트의 baby_name 메서드를 호출하고 싶음을 나타냅니다. 이제 이 코드는 우리가 원하는 것을 출력합니다:

$ cargo run
   Compiling traits-example v0.1.0 (file:///projects/traits-example)
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.48s
     Running `target/debug/traits-example`
A baby dog is called a puppy

일반적으로 완전 정규화 문법은 다음과 같이 정의됩니다:

<Type as Trait>::function(receiver_if_method, next_arg, ...);

메서드가 아닌 연관 함수의 경우 receiver가 없습니다: 다른 인수의 목록만 있을 뿐입니다. 함수나 메서드를 호출하는 곳이라면 어디든 완전 정규화 문법을 사용할 수 있습니다. 그러나 이 문법에서 프로그램의 다른 정보로부터 러스트가 알아낼 수 있는 부분은 생략할 수 있습니다. 동일한 이름을 사용하는 구현이 여러 개 있고 러스트가 호출하려는 구현을 식별하는 데 도움이 필요한 경우에만 이렇게 더 자세한 문법을 사용하면 됩니다.

슈퍼트레이트를 사용하여 한 트레이트에서 다른 트레이트의 기능을 요구하기

때로는 다른 트레이트에 의존하는 트레이트 정의를 작성할 수 있습니다: 어떤 타입이 첫 번째 트레이트를 구현하려면 해당 타입이 두 번째 트레이트도 구현하도록 요구할 수 있습니다. 이렇게 하면 트레이트 정의가 두 번째 트레이트의 연관 아이템을 활용할 수 있습니다. 트레이트 정의가 의존하고 있는 트레이트를 트레이트의 슈퍼트레이트 (supertrait) 이라고 합니다.

예를 들어, 주어진 값을 형식화하여 애스터리스크 *로 둘러싸서 출력하는 outline_print 메서드가 있는 OutlinePrint 트레이트를 만들고 싶다고 가정해 봅시다. 즉, 표준 라이브러리 트레이트 Display를 구현하여 (x, y)를 출력하는 Point 구조체가 주어졌을 때, x에 1, y에 3이 있는 Point 인스턴스에서 outline_print를 호출하면 다음과 같이 출력되어야 합니다:

**********
*        *
* (1, 3) *
*        *
**********

outline_print 메서드의 구현에서 Display 트레이트의 기능을 사용하고자 합니다. 따라서, Display를 구현하고 OutlinePrint가 요구하는 기능을 제공하는 타입에 대해서만 OutlinePrint 트레이트가 작동할 것임을 명시해야 합니다. 트레이트 정의에서 OutlinePrint: Display를 지정하는 것으로 그렇게 할 수 있습니다. 이 기법은 트레이트에 트레이트 바운드를 추가하는 것과 유사합니다. 예제 19-22는 OutlinePrint 트레이트의 구현을 보여줍니다.

파일명: src/main.rs

use std::fmt;

trait OutlinePrint: fmt::Display {
    fn outline_print(&self) {
        let output = self.to_string();
        let len = output.len();
        println!("{}", "*".repeat(len + 4));
        println!("*{}*", " ".repeat(len + 2));
        println!("* {} *", output);
        println!("*{}*", " ".repeat(len + 2));
        println!("{}", "*".repeat(len + 4));
    }
}

fn main() {}

예제 19-22: Display의 기능을 요구하는 OutlinePrint 트레이트 구현하기

OutlinePrint에 Display 트레이트가 필요하다고 지정했으므로, Display를 구현하는 모든 타입에 대해 자동으로 구현되는 to_string 함수를 사용할 수 있습니다. 트레이트 이름 뒤에 콜론 및 Display 트레이트를 추가 지정하지 않고 to_string을 사용하려고 하면, 현재 스코프에서 &Self 타입에 대해 to_string이라는 이름의 메서드를 찾을 수 없다는 에러가 발생합니다.

Point 구조체와 같이 Display를 구현하지 않는 타입에 OutlinePrint를 구현하려고 하면 어떻게 되는지 살펴봅시다:

파일명: src/main.rs

use std::fmt;

trait OutlinePrint: fmt::Display {
    fn outline_print(&self) {
        let output = self.to_string();
        let len = output.len();
        println!("{}", "*".repeat(len + 4));
        println!("*{}*", " ".repeat(len + 2));
        println!("* {} *", output);
        println!("*{}*", " ".repeat(len + 2));
        println!("{}", "*".repeat(len + 4));
    }
}

struct Point {
    x: i32,
    y: i32,
}

impl OutlinePrint for Point {}

fn main() {
    let p = Point { x: 1, y: 3 };
    p.outline_print();
}

Display가 필요하지만 구현되지 않았다는 에러가 발생합니다:

$ cargo run
   Compiling traits-example v0.1.0 (file:///projects/traits-example)
error[E0277]: `Point` doesn't implement `std::fmt::Display`
  --> src/main.rs:20:6
   |
20 | impl OutlinePrint for Point {}
   |      ^^^^^^^^^^^^ `Point` cannot be formatted with the default formatter
   |
   = help: the trait `std::fmt::Display` is not implemented for `Point`
   = note: in format strings you may be able to use `{:?}` (or {:#?} for pretty-print) instead
note: required by a bound in `OutlinePrint`
  --> src/main.rs:3:21
   |
3  | trait OutlinePrint: fmt::Display {
   |                     ^^^^^^^^^^^^ required by this bound in `OutlinePrint`

For more information about this error, try `rustc --explain E0277`.
error: could not compile `traits-example` due to previous error

이를 해결하려면, Point에 Display를 구현하고 OutlinePrint가 요구하는 제약 조건을 만족시키면 됩니다:

파일명: src/main.rs

trait OutlinePrint: fmt::Display {
    fn outline_print(&self) {
        let output = self.to_string();
        let len = output.len();
        println!("{}", "*".repeat(len + 4));
        println!("*{}*", " ".repeat(len + 2));
        println!("* {} *", output);
        println!("*{}*", " ".repeat(len + 2));
        println!("{}", "*".repeat(len + 4));
    }
}

struct Point {
    x: i32,
    y: i32,
}

impl OutlinePrint for Point {}

use std::fmt;

impl fmt::Display for Point {
    fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result {
        write!(f, "({}, {})", self.x, self.y)
    }
}

fn main() {
    let p = Point { x: 1, y: 3 };
    p.outline_print();
}

그러면 Point에 OutlinePrint 트레이트를 구현하면 컴파일이 성공적으로 완료되고, Point 인스턴스에 대해 outline_print를 호출하여 애스터리스크로 둘러싼 형식으로 출력할 수 있습니다.

뉴타입 패턴을 사용하여 외부 타입에 외부 트레이트 구현하기

10장 ‘특정 타입에 트레이트 구현하기’절에서 트레이트나 타입이 우리 크레이트의 것인 경우에만 타입에 트레이트를 구현할 수 있다는 고아 규칙에 대해 설명한 바 있습니다. 튜플 구조체로 새로운 타입을 생성하는 뉴타입 패턴 (newtype pattern) 을 사용하면 이 제한을 우회할 수 있습니다. (튜플 구조체에 대해서는 5장의 ‘명명된 필드 없는 튜플 구조체를 사용하여 다른 타입 만들기’절에서 다루었습니다.) 튜플 구조체는 하나의 필드를 가지며 트레이트를 구현하고자 하는 타입을 얇게 감싸는 래퍼 (wrapper) 가 됩니다. 그러면 래퍼 타입은 우리 크레이트 내에 있게 되어 래퍼에 대한 트레이트를 구현할 수 있습니다. 뉴타입은 하스켈 프로그래밍 언어에서 유래한 용어입니다. 이 패턴을 사용해도 런타임 성능에 대한 불이익은 없으며, 래퍼 타입은 컴파일 시 제거됩니다.

예를 들어, Vec<T>에 대해 Display를 구현하고 싶다고 가정해 보면, Display 트레이트와 Vec<T> 타입이 크레이트 외부에 정의되어 있으므로 고아 규칙에 의해 직접 구현할 수는 없습니다. Vec<T>의 인스턴스를 보유하는 Wrapper 구조체를 만들 수 있습니다; 그러면 예제 19-23에 나온 것처럼 Wrapper에 Display를 구현하고 Vec<T> 값을 사용할 수 있습니다.

파일명: src/main.rs

use std::fmt;

struct Wrapper(Vec<String>);

impl fmt::Display for Wrapper {
    fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result {
        write!(f, "[{}]", self.0.join(", "))
    }
}

fn main() {
    let w = Wrapper(vec![String::from("hello"), String::from("world")]);
    println!("w = {}", w);
}

예제 19-23: Display 구현을 위해서 Vec<String>을 감싼 Wrapper 타입 만들기

Wrapper는 튜플 구조체이고 Vec<T>는 튜플의 인덱스 0에 있는 아이템이기 때문에, Display의 구현체는 self.0을 사용하여 내부 Vec<T>에 액세스합니다. 그러면 Wrapper에서 Display 타입의 기능을 사용할 수 있습니다.

이 기법을 사용할 때의 단점은 Wrapper가 새로운 타입이기 때문에 보유하고 있는 값의 메서드가 없다는 것입니다. 메서드가 self.0에 위임되도록 Vec<T>의 모든 메서드를 Wrapper에 직접 구현해야 Wrapper를 Vec<T>와 똑같이 취급할 수 있습니다. 이 뉴타입이 내부 타입의 모든 메서드를 갖기를 원한다면, (15장의 ‘Deref 트레이트로 스마트 포인터를 보통의 참조자처럼 취급하기’절에서 설명했던) Deref 트레이트를 Wrapper에 구현해 내부 타입을 반환하는 것이 해결책이 될 수 있습니다. Wrapper 타입이 내부 타입의 모든 메서드를 갖지 않도록 하려면 (이를테면 Wrapper 타입의 동작을 제한하려면) 원하는 메서드만 수동으로 구현해야 합니다.

이 뉴타입 패턴은 또한 트레이트가 포함되지 않은 경우에도 유용합니다. 이제 초점을 바꿔서 러스트의 타입 시스템과 상호작용하는 몇 가지 고급 방법을 살펴봅시다.