面试题：Rust整数类型的取值范围与溢出处理

Question

在Rust中，不同整数类型（如i8、u16等）的取值范围是怎样的？当发生整数溢出时，Rust默认会采取什么措施？如果想要自定义溢出行为，该如何实现？

Answer 1

不同整数类型的取值范围

• 有符号整数：
  • i8： -128 到 127
  • i16： -32768 到 32767
  • i32： -2147483648 到 2147483647
  • i64： -9223372036854775808 到 9223372036854775807
  • i128： -170141183460469231731687303715884105728 到 170141183460469231731687303715884105727
  • isize：取决于目标平台，通常和指针大小一致，在64位平台是 -9223372036854775808 到 9223372036854775807 ，在32位平台是 -2147483648 到 2147483647
• 无符号整数：
  • u8： 0 到 255
  • u16： 0 到 65535
  • u32： 0 到 4294967295
  • u64： 0 到 18446744073709551615
  • u128： 0 到 340282366920938463463374607431768211455
  • usize：取决于目标平台，通常和指针大小一致，在64位平台是 0 到 18446744073709551615 ，在32位平台是 0 到 4294967295

Rust默认处理整数溢出的措施

在 debug 模式下，Rust 默认启用整数溢出检查，当发生溢出时程序会 panic 并终止。在 release 模式下，默认不检查溢出，溢出行为是未定义的，可能会导致程序崩溃或者产生不正确的结果。

自定义溢出行为的实现

1. 使用 wrapping_* 方法：
   • 这些方法执行无检查的算术运算，结果会进行回绕（wrap around）。例如：

let a: u8 = 255;
let b: u8 = 1;
let result = a.wrapping_add(b);
println!("{}", result); // 输出 0

2. 使用 saturating_* 方法：
   • 这些方法执行饱和运算，当发生溢出时，结果会达到类型所能表示的最大或最小值。例如：

let a: u8 = 255;
let b: u8 = 1;
let result = a.saturating_add(b);
println!("{}", result); // 输出 255

3. 使用 checked_* 方法：
   • 这些方法返回 Option 类型，当发生溢出时返回 None，否则返回 Some 包含运算结果。例如：

let a: u8 = 255;
let b: u8 = 1;
let result = a.checked_add(b);
match result {
    Some(res) => println!("{}", res),
    None => println!("发生溢出"),
}