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【unitrix】 4.7 库数字取反（not.rs）

news 来源：原创 2025/6/27 10:33:05

一、源码

这段代码是用Rust语言实现的一个库，主要功能是对数字进行位取反操作（按位NOT运算）。

/*库数字取反* 编制人: $ource* 修改版次:0版完成版* 本版次创建时间: 2025年6月25日* 最后修改时间: 无* 待完善问题：无*/
use core::ops::Not;
use crate::number::{Z0, P1, N1, B0, B1, NonNegOne, NonZero, Var, PrimitiveInt};// ==================== 位取反运算实现 ====================// 基础类型实现
impl Not for Z0 {  // !0 = -1type Output = N1;fn not(self) -> Self::Output { N1 }
}impl Not for P1 {  // !1 = -2 (二进制表示为 B0<N1>)type Output = B0<N1>;fn not(self) -> Self::Output { B0::new() }
}impl Not for N1 {  // !(-1) = 0type Output = Z0;fn not(self) -> Self::Output { Z0 }
}// 递归类型实现
impl<Other: NonZero + NonNegOne + Not> Not for B0<Other> {  // !B0<T> = B1<!T>type Output = B1<Other::Output>;fn not(self) -> Self::Output { B1::new() }
}impl<Other: NonZero + Not> Not for B1<Other> {  // !B1<T> = B0<!T>type Output = B0<Other::Output>;fn not(self) -> Self::Output { B0::new() }
}// 特殊处理
impl Not for B0<N1> {  // !(-2) = 1 特例type Output = P1;fn not(self) -> Self::Output { P1 }
}/* 注意：
1. 小数类型未实现取反，因为小数部分取反会产生无限尾部1
2. 浮点类型不支持位取反操作（无实际意义）
*/// 变量类型取反
impl<T: PrimitiveInt + Not> Not for Var<T> {  // !Var<T> = Var<!T>type Output = Var<<T as Not>::Output>;#[inline(always)]fn not(self) -> Self::Output { Var(!self.0) }
}#[cfg(test)]
mod tests {use super::*;#[test]fn test_basic_not() {assert_eq!(!Z0, N1);assert_eq!(!P1, B0::<N1>::new());assert_eq!(!N1, Z0);}#[test]fn test_recursive_not() {let b0n1 = B0::<N1>::new();assert_eq!(!b0n1, P1); // 特殊处理let b1z0 = B1::<P1>::new();assert_eq!(!b1z0, B0::<B0<N1>>::new());}#[test]fn test_var_not() {let var = Var(42i32);let res = !var;assert_eq!(res.0, !42i32);}
}

二、代码分析

导入依赖


use core::ops::Not;
use crate::number::{Z0, P1, N1, B0, B1, NonNegOne, NonZero, Var, PrimitiveInt};

导入了Rust核心库中的Not trait（用于实现取反操作）和自定义的数字类型。
2. 基础类型实现


impl Not for Z0 {  // !0 = -1type Output = N1;fn not(self) -> Self::Output { N1 }
}impl Not for P1 {  // !1 = -2 (二进制表示为 B0<N1>)type Output = B0<N1>;fn not(self) -> Self::Output { B0::new() }
}impl Not for N1 {  // !(-1) = 0type Output = Z0;fn not(self) -> Self::Output { Z0 }
}

这部分为基本数字类型实现了Not trait：

Z0（零）：取反结果为N1（负一）
P1（正一）：取反结果为B0（负二）
N1（负一）：取反结果为Z0（零）

递归类型实现


impl<Other: NonZero + NonNegOne + Not> Not for B0<Other> {  // !B0<T> = B1<!T>type Output = B1<Other::Output>;fn not(self) -> Self::Output { B1::new() }
}impl<Other: NonZero + Not> Not for B1<Other> {  // !B1<T> = B0<!T>type Output = B0<Other::Output>;fn not(self) -> Self::Output { B0::new() }
}

这部分为递归数字类型实现了Not trait：

B0（二进制0前缀的数）：取反结果为B1<!T>
B1（二进制1前缀的数）：取反结果为B0<!T>

特殊处理


impl Not for B0<N1> {  // !(-2) = 1 特例type Output = P1;fn not(self) -> Self::Output { P1 }
}

对B0（即-2）做了特殊处理，直接返回P1（1），因为这是递归实现的边界情况。
5. 变量类型实现


impl<T: PrimitiveInt + Not> Not for Var<T> {  // !Var<T> = Var<!T>type Output = Var<<T as Not>::Output>;#[inline(always)]fn not(self) -> Self::Output { Var(!self.0) }
}

为Var类型实现了Not trait，它包装了一个原始整数类型，直接调用该类型的取反操作。
6. 测试模块


#[cfg(test)]
mod tests {use super::*;#[test]fn test_basic_not() {assert_eq!(!Z0, N1);assert_eq!(!P1, B0::<N1>::new());assert_eq!(!N1, Z0);}#[test]fn test_recursive_not() {let b0n1 = B0::<N1>::new();assert_eq!(!b0n1, P1); // 特殊处理let b1z0 = B1::<P1>::new();assert_eq!(!b1z0, B0::<B0<N1>>::new());}#[test]fn test_var_not() {let var = Var(42i32);let res = !var;assert_eq!(res.0, !42i32);}
}