为什么Rust中的usize向u128转换被认为是可能失败的？

Question

看一下：

use std::convert::{From, TryFrom};

fn main() {
  let size: usize = 42;
  let good: u128  = u128::try_from(size).unwrap(); // works fine
  let bad:  u128  = u128::from(size);              // doesn't compile!
}

据我所知，usize是一种整数类型，这些类型的位数永远不会大于128位。因此，我认为usize -> u128转换不可能失败。那么，为什么u128没有实现From<usize>呢？

更新：Rust的文档中说：

从T到U意味着从U到T的Into

尽管usize -> u128看起来没问题，但u128 -> usize不行。好吧，但为什么没有为usize实现Into<u128>呢？

- passing_through

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usize是指针的大小。理论上，你可能需要一个寻址空间超过128位的系统……也许将来会有这样的系统。这是未雨绸缪的做法，哈哈。 - T.J. Crowder

“从 T 到 U 意味着从 U 到 T” 在这种情况下，它意味着 usize -> u128 和 u128 <- usize 都可以。它并不涉及 u128 -> usize。 - mcarton

Answer 1

尽管usize到u128看起来没问题，但是u128到usize就不行了。好的，那为什么没有实现usize而是实现了Into呢？

这是因为尽管在Rust中usize保证至少是16位，但并不保证usize始终小于或等于64位。

虽然256位指针似乎永远都不会有用，但从技术上讲，没有任何限制，而且由于usize保证是指针大小，所以usize到u128的转换可能失败。

- Masklinn

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普遍的做法不是应该在目标平台usize小于等于128位时将其定义为有条件的吗？这样它总是存在并编译，但如果你以后针对具有256位指针的疯狂假设平台，则不会定义它，你的程序也无法编译。 - Eloff

不，使核心stdlib trait“有条件定义”并不是一件正常的事情，至少对于标准库来说是这样。标准库的正常做法是定义特定于平台的扩展trait，这在这里并不相关。 - Masklinn

我的方法似乎比在所有平台上都没有定义特征更好，事实上它目前可以在所有支持的平台上定义。无论是否有先例，这并不是真正重要的。 - Eloff

“更加方便”并不意味着“更好”。而先例实际上是很重要的，核心特性的消失是一项重大的政策变化，而不是一个无害的观点差异。另请参见：#37423，#70460。 - Masklinn

Answer 2

Trait文档中提到：

注意：该trait不能失败。如果转换可能失败，请使用TryFrom。

由于您不知道usize是否可以容纳u16/u32/u64/u128值（取决于编译目标），因此所有这些原始类型都实现了TryFrom而不是From。

在Rust文档中，“implies”意味着当您的类型实现了“From”时，编译器会自动为您提供“Into”（请注意，反之则不成立）。相同的想法适用于“TryFrom”和“TryInto”。因此，以下代码将按预期工作。

use std::convert::{TryFrom,TryInto};

fn main() {
  let size: usize = 42;
  let good: u128  = u128::try_from(size).unwrap();
  let doublegood:usize = good.try_into().unwrap();
}

- whilrun

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你说得对，但请检查更新的帖子：为什么 usize 没有实现 Into<u128>？我认为这并不意味着 From（这将是不安全的）或其他任何东西。 - passing_through

@passing_through 认为这是为了保持一致性，因为在今天的硬件中，从usize到u32、u16和u8的转换不能得到保证。Rust面向未来，我们可能会看到有一天PC上安装了128位或256位的CPU。如果真的到了那一天，从usize到u128的转换也将不安全。因此，如果rust今天实现了一个Into，它必须被改为TryInto，任何依赖于这个功能的程序都将面临崩溃或完全无法工作的风险。此外，我们已经在rust中有一个整洁的as来进行不安全的转换。 - whilrun