一、源码
这段代码实现了一个类型级（type-level）的比特位系统，用于在编译时进行布尔逻辑运算。
//! 类型级比特位实现
//!
//! 这些是基础的比特位类型，作为本库中其他数值类型的构建基础
//!
//! 已实现的**类型运算符**：
//!
//! - 来自 `core::ops` 的：`BitAnd`(与), `BitOr`(或), `BitXor`(异或) 和 `Not`(非)
//! - 比较操作：`PartialEq`, `Eq`
//! - 转换操作：`From<bool>`, `Into<bool>`
//!use core::ops::{BitAnd, BitOr, BitXor, Not};use crate::sealed::Sealed;
use crate::number::{Cmp, Max, Min, Equal, Less, Greater};/// 编译时比特位的标记特征
///
/// 这个 trait 定义了类型级布尔值的基本操作和行为，
/// 包括构造、转换和常量值访问。
pub trait Boolean: Sealed + Copy + Default + 'static {/// 布尔值的编译时常量表示const BOOL: bool;/// 创建一个该类型的新实例fn new() -> Self;/// 获取当前实例对应的运行时布尔值fn to_bool(&self) -> bool {Self::BOOL}
}/// 类型级比特位0（逻辑假）
#[derive(Eq, PartialEq, Ord, PartialOrd, Clone, Copy, Debug, Default)]
pub struct O;impl O {/// 创建一个新的 `O` 实例#[inline(always)]pub const fn new() -> Self {O}
}/// 类型级比特位1（逻辑真）
#[derive(Eq, PartialEq, Ord, PartialOrd, Clone, Copy, Debug, Default)]
pub struct I;impl I {/// 创建一个新的 `I` 实例#[inline(always)]pub const fn new() -> Self {I}
}// 为布尔类型实现密封标记
impl Sealed for O {}
impl Sealed for I {}impl Boolean for O {const BOOL: bool = false;#[inline(always)]fn new() -> Self {Self}
}impl Boolean for I {const BOOL: bool = true;#[inline(always)]fn new() -> Self {Self}
}// 为bit时的功能
impl Cmp<O> for O {type Output = Equal;#[inline]fn compare(&self, _: &O) -> Self::Output {Equal::new()}
}impl Cmp<I> for O {type Output = Less;#[inline]fn compare(&self, _: &I) -> Self::Output {Less::new()}
}impl Cmp<O> for I {type Output = Greater;#[inline]fn compare(&self, _: &O) -> Self::Output {Greater::new()}
}impl Cmp<I> for I {type Output = Equal;#[inline]fn compare(&self, _: &I) -> Self::Output {Equal::new()}
}// Min
impl Min<O> for O {type Output = O;#[inline]fn min(self, _: O) -> O {self}
}
impl Min<I> for O {type Output = O;#[inline]fn min(self, _: I) -> O {self}
}
impl Min<O> for I {type Output = O;#[inline]fn min(self, rhs: O) -> O {rhs}
}
impl Min<I> for I {type Output = I;#[inline]fn min(self, _: I) -> I {self}
}// Max
impl Max<O> for O {type Output = O;#[inline]fn max(self, _: O) -> O {self}
}
impl Max<I> for O {type Output = I;#[inline]fn max(self, rhs: I) -> I {rhs}
}
impl Max<O> for I {type Output = I;#[inline]fn max(self, _: O) -> I {self}
}
impl Max<I> for I {type Output = I;#[inline]fn max(self, _: I) -> I {self}
}// 逻辑值
pub type False = O;
pub type True = I;// 实现所有逻辑运算/// 实现逻辑非运算
impl Not for O {type Output = I;#[inline(always)]fn not(self) -> Self::Output {I}
}impl Not for I {type Output = O;#[inline(always)]fn not(self) -> Self::Output {O}
}/// 实现逻辑与运算
impl<Rhs: Boolean> BitAnd<Rhs> for O {type Output = Self;#[inline(always)]fn bitand(self, _: Rhs) -> Self::Output {Self}
}impl<Rhs: Boolean> BitAnd<Rhs> for I {type Output = Rhs;#[inline(always)]fn bitand(self, rhs: Rhs) -> Self::Output {rhs}
}/// 实现逻辑或运算
impl<Rhs: Boolean> BitOr<Rhs> for O {type Output = Rhs;#[inline(always)]fn bitor(self, rhs: Rhs) -> Self::Output {rhs}
}impl<Rhs: Boolean> BitOr<Rhs> for I {type Output = Self;#[inline(always)]fn bitor(self, _: Rhs) -> Self::Output {self}
}/// 实现逻辑异或运算
impl BitXor<O> for O {type Output = O;#[inline(always)]fn bitxor(self, _: O) -> Self::Output {O}
}impl BitXor<O> for I {type Output = I;#[inline(always)]fn bitxor(self, _: O) -> Self::Output {I}
}impl BitXor<I> for O {type Output = I;#[inline(always)]fn bitxor(self, _: I) -> Self::Output {I}
}impl BitXor<I> for I {type Output = O;#[inline(always)]fn bitxor(self, _: I) -> Self::Output {O}
}// 实现转换操作
impl From<True> for bool {fn from(_: True) -> bool { true }
}impl From<False> for bool {fn from(_: False) -> bool { false }
}
二、代码分析
- 核心概念
-
类型级编程：通过在类型系统层面（而非运行时）表示值和操作，利用Rust的类型系统在编译期完成计算。
-
标记特征：
-
Boolean trait定义了类型级布尔值的基本操作和行为
-
Sealed trait（来自crate::sealed）用于限制用户不能实现自己的Boolean类型
-
- 主要类型
-
O：表示逻辑假/0的类型
-
I：表示逻辑真/1的类型
-
类型别名：
-
False = O
-
True = I
-
三、实现的功能
基本功能
- 构造与转换：
-
new()方法创建实例
-
to_bool()和From实现用于与运行时bool值的转换
-
BOOL关联常量表示编译时布尔值
比较操作：
- 实现了Cmp trait用于类型比较，返回Equal/Less/Greater
逻辑运算
实现了所有基本逻辑运算：
-
非运算 (Not)：
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!O = I
-
!I = O
-
-
与运算 (BitAnd)：
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O & x = O
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I & x = x
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或运算 (BitOr)：
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O | x = x
-
I | x = I
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异或运算 (BitXor)：
-
O ^ O = O
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O ^ I = I
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I ^ O = I
-
I ^ I = O
其他运算
- Min/Max：实现了最小值和最大值运算
三、设计特点
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零运行时开销：所有操作都在编译时通过类型系统完成，运行时只是简单的类型转换。
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强类型安全：通过Rust的类型系统保证逻辑运算的正确性。
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扩展性：作为基础构建块，可以用于构建更复杂的类型级数值系统。
四、使用场景
这种类型级布尔系统通常用于：
-
编译时条件检查
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类型级状态机
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复杂类型系统的约束条件
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零成本抽象的API设计
这种技术在Rust的类型系统编程和嵌入式领域特别有用，可以在编译时捕获更多错误并减少运行时检查。