總結

透過此功能,可以在常數求值(const evaluation)中使用 ifmatch 並使他們被延遲求值。簡單來說,這項功能允許我們寫 if x < y { y - x } else { x - y };即使當使用非負型別時在 x < yelse 分支會報溢位錯誤 (overflow error)。

動機

在常數宣告中使用條件式對於建立像是 NonZero::newconst fn 及 直譯判定(interpreting assertions)來說很重要。

教學式解說

如果你寫


#![allow(unused)]
fn main() {
let x: u32 = ...;
let y: u32 = ...;
let a = x - y;
let b = y - x;
if x > y {
    // do something with a
} else {
    // do something with b
}
}

這支程式永遠都會 panic(除非 xy 同時是 0)因為不管是 x - y 或是 y - x 都會造成溢位。為了解決此問題,我們必須把 let alet b 個別搬進 ifelse 中。


#![allow(unused)]
fn main() {
let x: u32 = ...;
let y: u32 = ...;
if x > y {
    let a = x - y;
    // do something with a
} else {
    let b = y - x;
    // do something with b
}
}

當改用常數時,上面的寫法就會出現新問題:


#![allow(unused)]
fn main() {
const X: u32 = ...;
const Y: u32 = ...;
const FOO: SomeType = if X > Y {
    const A: u32 = X - Y;
    ...
} else {
    const B: u32 = Y - X;
    ...
};
}

AB 會比 FOO 先被求值,因為常數在定義上就是「常數」,所以不應被求值順序影響。這項假設在有錯誤的情況下並不成立,因為錯誤屬於副作用(side effects),因此不純(pure)。

為了解決此問題,我們必須把中介常數消掉並改為直接對 X - YY - X 求值。


#![allow(unused)]
fn main() {
const X: u32 = ...;
const Y: u32 = ...;
const FOO: SomeType = if X > Y {
    let a = X - Y;
    ...
} else {
    let b = Y - X;
    ...
};
}

技術文件式解說

if 或是在 variant 沒有欄位的 enums 上做 match 會在 HIR -> MIR 階段時,被轉譯成 switchInt 終止器(terminator)。Mir 直譯器現在將會針對那些終止器求值(之前就可以了)。

在 variant 沒有欄位的 enums 上做 match 會被轉譯成 switch,表示他會被檢查 discriminant 或是在 packed enums(例如 Option<&T>)的情況會運算 discriminant(這個情況 discriminant 沒有特別的記憶體位址,但他會把所有的零視為 None,並把其他的值都當作 Some)。當進入 match 的分支時,匹配上的值基本上會被 transmute 成 enum 的 variant 型別,如此一來可以允許其他程式碼來存取該 enum 的欄位。

缺點

這項功能容易造成任意「常數」值(如:size_of::<T>() 或是特定的平台常數)編譯失敗。

原理及替代方案

利用中介 const fns 來破壞立即常數求值(eager const evaluation)

如果寫成


#![allow(unused)]
fn main() {
const X: u32 = ...;
const Y: u32 = ...;
const AB: u32 = if X > Y {
    X - Y
} else {
    Y - X
};
}

X - Y 或是 Y - X 其中一方有可能會報錯,這時必須加入中介 const fn


#![allow(unused)]
fn main() {
const X: u32 = ...;
const Y: u32 = ...;
const fn foo(x: u32, y: u32) -> u32 {
    if x > y {
        x - y
    } else {
        y - x
    }
}
const AB: u32 = foo(X, Y);
}

const fn 的 xy 參數未知,無法做常數求值(const evaluate)。當提供此 const fn 參數並求值時,只會對相應的分支求值。

未解決問題