【unitrix】 6.20 非零整数特质(non_zero.rs)

一、源码

这段代码定义了一个标记特征(marker trait)NonZero,用于表示非零整数类型,并通过实现规则确保只有符合条件的类型才能实现该特征。

rust 复制代码
use crate::number::{Null, I, B, TInt, NonZeroNonMinusOne};

// ==========NonZero 实现 ==========

/// 非零整数的标记特质,已经剔除了不规范格式
pub trait NonZero: TInt {}

impl<X: NonZeroNonMinusOne> NonZero for X {}
impl NonZero for B<Null, I> {}

二、代码分析

  1. 导入和特征定义
rust 复制代码
use crate::number::{Null, I, B, TInt, NonZeroNonMinusOne};

pub trait NonZero: TInt {}
  • 导入的类型:

    • Null, I, B: 是表示二进制位数字的标记类型。

    • TInt: 标记特征,表示"类型级整数类型"。

    • NonZeroNonMinusOne: 另一个标记特征,表示"既非零也非 -1 的整数"。

  • NonZero trait:

    • 是一个空 trait(无方法),仅用于标记"非零整数"类型。

    • 继承 TInt,表示所有 NonZero 类型必须首先是整数类型(TInt)。

  1. 实现规则
rust 复制代码
impl<X: NonZeroNonMinusOne> NonZero for X {}
impl NonZero for B<Null, I> {}
  • 第一条实现:

    • 为所有满足 X: NonZeroNonMinusOne 的泛型类型 X 实现 NonZero。

    • 即:如果某个类型是"既非零也非 -1 的整数"(NonZeroNonMinusOne),则自动标记为 NonZero。

  • 第二条实现:

    • 为特定类型 B<Null, I> 直接实现 NonZero。
    • 这里 B<Null, I> 为补码形式,表示-1。

三、设计意图

  1. 标记非零类型:
  • 通过 NonZero trait,类型系统可以区分"可能为零的整数"和"绝对非零的整数"。
  • 类似 Rust 标准库中的 std::num::NonZero* 类型(如 NonZeroU8),用于优化内存布局或避免运行时检查。
  1. 限制实现范围:
  • 通过 NonZero: TInt 和具体实现规则,确保只有符合条件的类型才能标记为 NonZero。

  • 例如,NonZeroNonMinusOne 类型和 B<Null, I> 是明确安全的非零类型。

  1. 扩展性:
  • 通过泛型实现(impl<X: NonZeroNonMinusOne>),未来新增的"非零非 -1"类型会自动实现 NonZero。

四、示例场景

假设 NonZero 用于除法校验分母:

rust 复制代码
fn safe_divide<N: TInt, D: NonZero>(numerator: N, denominator: D) -> N {
    numerator / denominator.into() // 编译器保证分母非零
}
  • 只有标记为 NonZero 的类型才能作为分母,避免运行时零除检查。

五、关键点

  • 零成本抽象:标记 trait 在编译期被擦除,无运行时开销。

  • 类型安全:通过 trait 约束在编译期排除非法操作(如除零)。

  • 组合性:NonZero 可与其他 trait(如 TInt)组合表达更复杂的约束。

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