compiler-errors - 如何保证const变量不会发生溢出？

Question

我可以描述这种“圆形”六边形网格的尺寸。



..在编译时仅定义了1个值n:

const GRID_RADIUS: usize = 3;

因此，在编译时，网格中的单元数也是已知的，因为它是(2n+1)^2-n*(n+1)(此处为37)。

但是，以下内容:

const N: usize = 3;
const N_CELLS: usize = ((2 * N + 1) ^ 2) - N * (N + 1);

struct Cell;

struct Grid {
    cells: [Cell; N_CELLS],
}

无法编译:

error: any use of this value will cause an error
 --> src/main.rs:2:34
  |
2 | const N_CELLS: usize = ((2 * N + 1) ^ 2) - N * (N + 1);
  | -----------------------^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^-
  |                        |
  |                        attempt to subtract with overflow
  |
  = note: `#[deny(const_err)]` on by default

我知道rustc担心减去usize类型可能会导致溢出，但是我可以保证N_CELLS在这种情况下始终为正。

我该如何对此负责并让rustc信任我？

Answer 1

无法保证-常量值是在编译时评估的。如果值因为执行了计算而溢出，则编译器知道。

I understand that rustc worries that subtracting usize types may result in overflow, but I can guarantee that N_CELLS will always be positive in this case.

How can I take responsibility for this and have rustc trust me?

您不能保证这一点(并且编译器不应信任您)，因为您是不正确的。 ^表示XOR，而不是“至”的力量。编译器执行了您的代码，并从字面上减去了零，从而触发了错误。这不是假设的:

((2 * n) ^ 2) = 4
n * (n + 1) = 12
4 - 12 = -8

fn main() {
    let n: usize = 3;
    let n_cells: usize = ((2 * n) ^ 2) - n * (n + 1);
}

thread 'main' panicked at 'attempt to subtract with overflow', src/main.rs:3:26

实际上，Rust的thanks to this question现在显示了导致溢出的值，希望可以使原始错误更清晰:

 --> src/lib.rs:2:24
  |
2 | const N_CELLS: usize = ((2 * N + 1) ^ 2) - N * (N + 1);
  | -----------------------^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^-
  |                        |
  |                        attempt to compute `5_usize - 12_usize` which would overflow
  |
  = note: `#[deny(const_err)]` on by default

也可以看看:

How to raise a number to a power?

不幸的是，您当前无法在常量中使用pow:

const N: usize = 3;
const N_CELLS: usize = ((2 * N + 1).pow(2)) - N * (N + 1);

error[E0015]: calls in constants are limited to constant functions, tuple structs and tuple variants
 --> src/lib.rs:2:24
  |
2 | const N_CELLS: usize = ((2 * N + 1).pow(2)) - N * (N + 1);
  |                        ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^

您将必须自己扩展乘法:

const N_CELLS: usize = {
    let a = 2 * N + 1;
    let b = N * (N + 1);
    a * a - b
};