在Rust中左移(〈〈)时如何习惯地测试溢出？

c9x0cxw0 于 2023-05-07 发布在其他

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对于大多数可能溢出的操作符，Rust提供了一个检查版本。例如，要测试加法是否溢出，可以使用checked_add：

match 255u8.checked_add(1) {
    Some(_) => println!("no overflow"),
    None => println!("overflow!"),
}

这将打印"overflow!"。还有一个checked_shl，但根据文档，它只检查移位是否大于或等于self中的位数。这意味着，虽然这：

match 255u8.checked_shl(8) {
    Some(val) => println!("{}", val),
    None => println!("overflow!"),
}

被捕获并打印"overflow!"，如下：

match 255u8.checked_shl(7) {
    Some(val) => println!("{}", val),
    None => println!("overflow!"),
}

简单地打印128，显然没有捕获溢出。检查左移时是否溢出的正确方法是什么？

rust

来源：https://stackoverflow.com/questions/63537638/how-to-idiomatically-test-for-overflow-when-shifting-left-in-rust

3条答案

按热度按时间

ou6hu8tu1#

我不知道有什么惯用的方法可以做到这一点，但是像实现你自己的特质这样的方法会起作用：Playground
该算法基本上是检查数字中的前导零是否不少于移位大小

#![feature(bool_to_option)]

trait LossCheckedShift {
    fn loss_checked_shl(self, rhs: u32) -> Option<Self> 
        where Self: std::marker::Sized;
}

impl LossCheckedShift for u8 {
    fn loss_checked_shl(self, rhs: u32) -> Option<Self> {
        (rhs <= self.leading_zeros()).then_some(self << rhs)
        // in stable Rust
        // if rhs <= self.leading_zeros() { Some(self << rhs) }
        // else { None }
    }
}

fn main() {
    match 255u8.loss_checked_shl(7) {
        Some(val) => println!("{}", val),
        None => println!("overflow!"), // <--
    } 
    
    match 127u8.loss_checked_shl(1) {
        Some(val) => println!("{}", val), // <--
        None => println!("overflow!"),
    }
    match 127u8.loss_checked_shl(2) {
        Some(val) => println!("{}", val),
        None => println!("overflow!"), // <--
    }
}

赞(0）回复(0）举报 2023-05-07

jdgnovmf2#

你可以做一个互补的右移（右移8 - requested_number_of_bits）并检查是否还有0。如果是，则意味着左移不会丢失任何位：

fn safe_shl(n: u8, shift_for: u8) -> Option<u8> {
    if n >> (8 - shift_for) != 0 {
        return None; // would lose some data
    }
    Some(n << shift_for)
}

也可以编写一个接受任何数字类型的泛型版本，包括bigint（应用于u8会生成与上面完全相同的代码）：

use std::mem::size_of;
use std::ops::{Shl, Shr};

fn safe_shl<T>(n: T, shift_for: u32) -> Option<T>
where
    T: Default + Eq,
    for<'a> &'a T: Shl<u32, Output = T> + Shr<u32, Output = T>,
{
    let bits_in_t = size_of::<T>() as u32 * 8;
    let zero = T::default();
    if &n >> (bits_in_t - shift_for) != zero {
        return None; // would lose some data
    }
    Some(&n << shift_for)
}

Playground

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gywdnpxw3#

我总是取移位后的值，将其右移相同的量，然后与原始数字进行比较。如果它们不相等，则一定发生了移位溢出。

赞(0）回复(0）举报 2023-05-07