将`bool`转换为`u8`

Question

以下代码在amd64架构上，使用Rust 1.8版本可以正常运行。

use std::mem;

fn main() {
    let f: u8 = unsafe { mem::transmute(false) };
    let t: u8 = unsafe { mem::transmute(true) };
    assert_eq!(0, f);
    assert_eq!(1, t);
}

我的问题是，我可以假设这总是有效的吗？我尝试查找有关bool表示的参考资料，但我只找到了这个和这个，但我认为那不是权威的。

- malbarbo

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为什么会这样做？（插入夸张的喘息声。） - Veedrac

创建一个紧凑的布尔选项类型，类似于 https://github.com/llogiq/optional。可选箱使用枚举，但这不允许返回对内部值的引用。 - malbarbo

没有看到任何功能上的区别，与 let f: u8 = if boolValue { 1u8 } else { 0u8 } 这样的代码相比（不确定 Rust 语法的确切形式）。但是没有使用 transmute 的版本将在不依赖于任何编译器行为的情况下工作。 - Matthias247

我需要转换功能，以满足我在另一条评论中描述的目的。 - malbarbo

Answer 1

2021年更新：Rust参考手册现已将bool的内存表示定义为一个1字节的值，等于0或1：

布尔类型的对象每个都有1个字节的大小和对齐方式。值false的位模式为0x00，true的位模式为0x01。 对于具有布尔类型的对象使用任何其他位模式均属于未定义行为。

- Tim McLean

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最后，这本书并不是规范性的。它可能包含一些特定于rustc本身的细节，并且不应被视为Rust语言的规范。特别地，https://github.com/rust-lang/reference/pull/940是由一个合作者编写的，而不是语言核心团队，因此我不会将其用作参考。 - Stargateur

@Stargateur Rust 据我所知没有规范的规范。如果参考书的这一页不打算定义 bool 的内存表示，我认为我们应该提交一个文档错误，因为这一页相当权威地说明了一种表示。 - Tim McLean

@Stargateur 根据该拉取请求，bool 的允许值已在 src/behavior-considered-undefined.md 中指定...（请参见“更改的文件”选项卡中的第一个文件） - Tim McLean

Answer 2

布尔表示似乎非常严格。它表示为1和0，但我想警告您，如果由于某种疯狂的原因而更改了这一点，则如果您盲目地假设true == <some u8 that isn't what Rust really uses>，则会出现一些奇怪的行为。这与您的问题相反，但我认为它很重要：

fn main() {
    use std::mem;

    let b: bool = unsafe {mem::transmute(4 as u8)};

    println!("{} {} {}", b, b == true, b == false);

    if b {
        println!("evaluates true");
    }

    if !b {
        println!("evaluates false");
    }

    let x: u8 = unsafe{mem::transmute(b)};

    println!("{}", x);

    let x = b as u8;

    println!("{}", x);
}

这在我测试的Playground配置中几乎每个都会产生不同的输出。同一程序中经常存在完全相反的矛盾：

调试/稳定版：

true true true
evaluates false
0
0

这意味着它打印为真，在与真和假比较时都视为真，但在分支中评估为假。并转换回0。

发布/稳定版：

true false true
evaluates true
4
4

如果你使用的是C-style bool，那么这可能是你所期望的，并具有正确的转换行为。(编辑：实际上不是。它打印错误！它与其评估方式相反比较)。

调试/测试版：

true true true
evaluates false
4
4

与 Debug/Stable 相同，但会正确地转换回来（我认为这可能是一个被修复的 bug）。

发布版 / Beta 版：

与 Release/Stable 相同。

调试版 / 夜间版：

与 Debug/Beta 相同。

发布版 / 夜间版：

对于其他版本，与 Release 相同。

额外内容

如果您将 println!("{} {} {}", b, b == true, b == false); 更改为 println!("{} {}", b, b == true);，则会获得不同的输出行为。

例如，在 Debug/Stable 上：

true false
evaluates false
0
0

此外，1 as u8 转换在所有配置上都能正常工作，因此这不仅仅是一个 transmute 的问题。

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总之，尽管这很不可能改变，但如果真的发生了改变（或者您在使用 u8 出现错误并通过 transmute 或使用不安全指针进行更改），那么您可能会遇到一种非常棘手的 Heisenbug。对于大多数情况，我建议继续使用完全有效且安全的 my_bool as u8。尽管我知道您的用例可能禁止这样做。

- Linear

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感谢您的回答。正如您所说，这与我的问题方向相反。不管怎样，这是一个有趣的答案。 - malbarbo

Answer 3

从未有任何RFC采用定义bool的表示方式。 话虽如此，实际上它很少会改变。

- Eli Friedman

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相关链接：https://github.com/rust-lang/rust/pull/46156 - aksh1618