如何安全且惯用地在数字类型之间进行转换？

Question

编者注：这个问题来自 Rust 1.0 之前的版本，并引用了 Rust 1.0 中不存在的一些项目。答案仍然包含有价值的信息。

从（比如）usize 转换为u32 的惯用方式是什么？

例如，使用4294967295us as u32 进行强制转换有效，而Rust 0.12 reference docs on type casting 则说

数值可以转换为任何数值类型。原始指针值可以转换为或从任何整数类型或原始指针类型转换。不支持任何其他类型转换，并且将无法编译。

但4294967296us as u32 会静默溢出并给出结果 0。

我发现ToPrimitive 和FromPrimitive 提供了像to_u32() -> Option<u32> 这样的好功能，但它们被标记为不稳定：

#[unstable(feature = "core", reason = "trait is likely to be removed")]

在数字（和指针）类型之间转换的惯用（和安全）方法是什么？

isize / usize 的平台依赖大小是我问这个问题的一个原因 - 最初的场景是我想从 u32 转换为 usize 所以我可以代表一棵树一个Vec<u32>（例如let t = Vec![0u32, 0u32, 1u32]，那么要获得节点2的祖父母将是t[t[2us] as usize]），我想知道如果usize小于32位，它将如何失败。

Answer 1

转换值

从一个完全适合另一个的类型

这里没有问题。使用From trait 明确表示没有损失发生：

fn example(v: i8) -> i32 {
    i32::from(v) // or v.into()
}

您可以选择使用as，但建议在不需要时避免使用它（见下文）：

fn example(v: i8) -> i32 {
    v as i32
}

来自不完全适合另一个类型的类型

没有一种方法具有普遍意义——您要问的是如何在一个空间中放置两件东西。一个好的初始尝试是在值合适时使用Option — Some，否则使用None。然后，您可以使程序失败或替换默认值，具体取决于您的需要。

从 Rust 1.34 开始，您可以使用TryFrom：

use std::convert::TryFrom;

fn example(v: i32) -> Option<i8> {
    i8::try_from(v).ok()
}

在此之前，您必须自己编写类似的代码：

fn example(v: i32) -> Option<i8> {
    if v > std::i8::MAX as i32 {
        None
    } else {
        Some(v as i8)
    }
}

as 做了什么

但4294967296us as u32 会静默溢出并给出结果 0

当转换为更小的类型时，as 只取数字的低位，忽略高位，包括符号：

fn main() {
    let a: u16 = 0x1234;
    let b: u8 = a as u8;
    println!("0x{:04x}, 0x{:02x}", a, b); // 0x1234, 0x34

    let a: i16 = -257;
    let b: u8 = a as u8;
    println!("0x{:02x}, 0x{:02x}", a, b); // 0xfeff, 0xff
}

另见：

• What is the difference between From::from and as in Rust?

关于ToPrimitive / FromPrimitive

RFC 369, Num Reform, states:

理想情况下 [...] ToPrimitive [...] 将全部被删除，以支持使用类似 C 的枚举的更有原则的方式

与此同时，这些特征仍然存在于num crate：

• ToPrimitive
• FromPrimitive