如何在 Rust 中将有符号整数添加到无符号整数，检查无符号溢出？

Posted 2023-02-16

【中文标题】如何在 Rust 中将有符号整数添加到无符号整数，检查无符号溢出？

【英文标题】：How do I add a signed integer to an unsigned integer in Rust, checking for unsigned overflow?

【发布时间】：2020-12-11 22:55:04

【问题描述】：

我想将isize 添加到usize 并包括边界检查，以便结果不会溢出usize 的边界。如何做到这一点？

【参考方案1】：

您可以使用isize::is_negative()、isize::wrapping_abs()、usize::checked_add() 和usize::checked_sub() 的组合。

const fn add(lhs: usize, rhs: isize) -> Option<usize> 
    if rhs.is_negative() 
        lhs.checked_sub(rhs.wrapping_abs() as usize)
     else 
        lhs.checked_add(rhs as usize)
    

---

为什么是 isize::is_negative() 和 rhs < 0？在这种情况下，它不会改变任何东西，因为对文字的逻辑操作算作constant expressions。

然而，虽然它允许用于字面量，但一般情况下是不允许的，因为特征方法不能是 const。因此，如果您有包装类型，例如Foo(isize) 则不允许在 const 上下文中说 foo < Foo(0)。不过，可以说foo.is_negative() 因为Foo 仍然可以实现const fn is_negative()。

是的，你仍然可以说 foo.0 < 0，但这不是我想要说明的重点。

【讨论】：

jc，有理由更喜欢is_negative() 而不是< 0 吗？

如果rhs 是isize::MIN，这不会溢出吗？

使用x < 0 也很好，是的，它会溢出，我已经更新了使用wrapping_abs() 的答案。

@kmdreko 我为is_negative() vs < 0添加了一些背景信息

@goose121 编号 isize::MIN 是 0b1000..000 而-(isize::MIN+1) 是 0b0111..1111 所以isize::MIN as usize == (isize::MIN+1) as usize + 1。

【参考方案2】：

一种方法是使用如下函数：

fn signed_unsigned_add(x: usize, y: isize) -> usize 
    let (n, overflow) = x.overflowing_add(y as usize);
    if (y >= 0) ^ overflow 
        n
     else 
        panic!(
            "signed + unsigned addition overflow:  + ",
            x,
            y,
        )
    

这利用了这样一个事实，即当从无符号数的角度来看时，这种加法应该只在无符号数为负时“溢出”（即表现出二进制补码行为），并且如果它不这样做所以当数字为负数时，这表示下溢。