【unitrix】 3.1 新基本结构体(types1.rs)
一、源码
这段代码是用Rust实现的一个类型级（type-level）数值系统，主要用于在编译时表示和处理二进制数、浮点数等数值类型。
use core::marker::PhantomData;
use crate::sealed::Sealed;/// 特殊浮点数值
#[derive(Debug, PartialEq, Default)]
pub enum Spec {#[default]Nan, // 非数字Infinity, // 正无穷NegInfinity, // 负无穷
}// ========== 基础数值类型表示 ==========/// 二进制0表示
/// - 可用于低位或高位
/// - 低位表示0
/// - 高位表示该位及更高位都是0
#[derive(Eq, PartialEq, Clone, Copy, Debug, Default)]
pub struct O;/// 二进制1表示
/// - 可用于低位或高位
/// - 低位表示1
/// - 高位表示该位及更高位都是1
/// - 示例：`B<I, I>` 表示 `11`（-1）
#[derive(Eq, PartialEq, Clone, Copy, Debug, Default)]
pub struct I;/// 补码表示的二进制链表
/// - `H`: 高位类型（`O`、`I` 或 `B<H, L>`）
/// - `O` 表示当前位及更高位都是0
/// - `I` 表示当前位及更高位都是1
/// - `B<H, L>` 递归表示更高位
/// - `L`: 低位类型（`O` 或 `I`）
/// - `O` 表示0
/// - `I` 表示1
/// - 示例：`B<I, O>` 表示 `...10`（-2）
#[derive(Eq, PartialEq, Clone, Copy, Debug)]
pub struct B<H, L>(PhantomData<(H, L)>);impl<H, L> Default for B<H, L> {fn default() -> Self {B(PhantomData)}
}/// 类型级科学计数法表示的浮点数（M × 2^E）
/// - `Mantissa`: 尾数部分（B<H, L>）
/// - `Exponent`: 指数部分（B<H, L>）
/// - 特殊值由枚举类型实现：NaN、+∞、-∞
#[derive(Clone, Copy, Debug)]
pub struct F<Mantissa, Exponent>(PhantomData<(Mantissa, Exponent)>);impl<Mantissa, Exponent> Default for F<Mantissa, Exponent> {fn default() -> Self {F(PhantomData)}
}/// 数值桥接类型
/// - 连接库类型与原生数值类型
/// - 支持自定义类型与原生类型的混合运算
/// - 提供类型安全的运算符重载
/// - 示例：`V(3) + B<O, I>` → `i32 + 类型级1`
#[derive(Debug, Clone, Copy, PartialEq, Default)]
pub struct V<T>(pub T);// ========== 构造函数实现 ==========impl O {#[inline]pub fn new() -> Self {O}
}impl I {#[inline]pub fn new() -> Self {I}
}impl<H, L> B<H, L> {#[inline]pub fn new() -> Self {B(PhantomData)}
}impl<Mantissa, Exponent> F<Mantissa, Exponent> {#[inline]pub fn new() -> Self {F(PhantomData)}
}// ========== Sealed trait实现 ==========impl Sealed for Spec {}
impl Sealed for O {}
impl Sealed for I {}
impl<H, L> Sealed for B<H, L> {}
impl<Mantissa, Exponent> Sealed for F<Mantissa, Exponent> {}impl Sealed for V<i8> {}
impl Sealed for V<i16> {}
impl Sealed for V<i32> {}
impl Sealed for V<i64> {}
impl Sealed for V<i128> {}
impl Sealed for V<isize> {}
impl Sealed for V<f32> {}
impl Sealed for V<f64> {}
二、代码分析
- 特殊浮点数值 (Spec 枚举)
pub enum Spec {#[default]Nan, // 非数字Infinity, // 正无穷NegInfinity, // 负无穷
}
表示浮点数的特殊值：NaN(非数字)、正无穷和负无穷。
- 二进制位表示
-
O: 表示二进制0
-
I: 表示二进制1
-
B<H, L>: 表示二进制数的链表结构
-
H: 高位类型(可以是O、I或另一个B<H, L>)
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L: 低位类型(只能是O或I)
-
这种设计允许在类型系统中表示任意长度的二进制数。例如：
-
B<I, O> 表示二进制…10(即十进制-2的补码表示)
-
B<I, I> 表示…11(即十进制-1)
- 类型级浮点数 (F<Mantissa, Exponent>)
pub struct F<Mantissa, Exponent>(PhantomData<(Mantissa, Exponent)>);
用科学计数法表示浮点数：
Mantissa: 尾数部分(用B<H, L>表示)
Exponent: 指数部分(用B<H, L>表示)
- 数值桥接类型 (V)
pub struct V<T>(pub T);
用于连接库中的类型级数值和Rust原生数值类型，支持类型安全的混合运算。
-
构造函数实现
为所有类型提供了new()构造函数，使用PhantomData来在类型系统中表示这些值而不需要实际运行时数据。 -
Sealed trait实现
impl Sealed for Spec {}
impl Sealed for O {}
// ...其他实现
实现了Sealed trait，这是一种常见的Rust模式，用于限制哪些类型可以实现特定的trait，通常用于防止下游代码扩展某些功能。
三、关键特点：
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零成本抽象：所有类型信息在编译时处理，运行时无开销。
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类型安全：通过类型系统保证数值操作的正确性。
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编译时计算：可以在编译时进行数值计算和验证。
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扩展性：可以表示任意长度的二进制数和浮点数。
这种类型级编程技术常用于需要高安全性和编译时验证的场景，如加密算法、硬件接口或数值敏感的计算。