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？

Question

我想将

isize

添加到

usize

并包含边界检查，以便结果不会溢出

usize

的边界。这怎么办？

Answer 1

您可以组合使用

isize::is_negative()

、

isize::wrapping_abs()

、

usize::checked_add()

和

usize::checked_sub()

。

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

isize::is_negative()

vs

rhs < 0

？在这种情况下，它不会改变任何东西，因为文字上的逻辑运算算作常量表达式。

但是，虽然允许使用文字，但一般来说是不允许的，因为特征方法不能是

const

。因此，如果您有包装类型，例如

Foo(isize)

那么就不允许在 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

，但这超出了我想要表达的重点。

Answer 2

实现此目的的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：当从无符号数的角度来看，这样的加法应该仅在无符号数为负数时“溢出”（即表现出补码行为），并且如果在以下情况下不这样做数字为负数，这表示下溢。

Answer 3

Rustc 1.66+ 支持一些混合整数运算。请注意，这之前在 mixed_integer_ops 功能标志下不稳定。

有了这个你可以做：

fn main() {
    let x: usize = foo();
    let y: isize = bar();
    let (res, flag): (usize, bool) = x.overflowing_add_signed(y); // returns a (usize, bool) pair to indicate if overflow occurred
    println!("{x} + {y} = {res}, overflowed? {flag}");
}

这些无符号整数上的

*_add_signed

方法都接受有符号参数并返回无符号结果。有几种变体，具体取决于您想要处理溢出情况的具体程度：

• overflowing_

  ，如上所示，返回一对，其中包含包装结果和指示是否发生溢出的布尔标志。

• checked_

  返回

  Option

  ，溢出时为

  None

  。

• saturating_

  通过限制最大值和最小值来防止溢出（即

  MAX + 1 == MAX

  、

  MIN - 1 == MIN

  ）。

• wrapping_

  没有解决您的用例 - 它只返回包装的结果，并不指示是否发生溢出。

在有符号整数上也有类似的方法，用于接受无符号参数并返回有符号结果的加法或减法，名为

*_add_unsigned

和

*_sub_unsigned

。

（注：改编自我的回答https://stackoverflow.com/a/73153135/6112457）