水晶朗的"&-="运算符是什么？

Question

我刚刚了解到Crystal中存在&-=运算符。它做什么？

下面是Mutex#try_lock:的一个例子

private def try_lock
i = 1000
while @state.swap(1) != 0
while @state.get != 0
Intrinsics.pause
i &-= 1
return false if i == 0
end
end
true
end

在尝试时，我看不出与熟悉的-=运算符有任何区别。例如，这两个片段产生相同的输出：

i = 1000
while i != 0
puts i
i -= 1
end

i = 1000
while i != 0
puts i
i &-= 1
end

Answer 1

谜题的第一块是认识到a &-= b只是a = a &- b的语法糖。或者更一般地，a op= b是a = a op b的语法糖。语言参考资料在运算符中的"组合作业"下对此进行了详细说明。

现在我们需要问什么是&-，它与-有何不同？不幸的是，API文档在撰写本文时对此非常沉默。语言参考也不是很详细，但在上面的操作员页面上，我们可以找到：

-减法
&-包装减法

那么什么是包装减法？Crystal有固定大小的数字类型。因此，在这种情况下，它们可能会溢出或下溢。这是什么意思？让我们举一个例子：

# We have something to sell! Let's keep track of how many!
# It doesn't really make sense to have negative something left,
# so an unsigned integer ought to this.
items_left = 2u32
# Just made the first sell! Let's remember
items_left -= 1
# People seem to actually like this
items_left -= 1
# I could do this all day!
items_left -= 1 # => Unhandled exception: Arithmetic overflow (OverflowError)
# Oh no what happend?

因此，程序试图低于0，而UInt32类型无法表示。它下溢了。如果Crystal不做这个检查，CPU会很高兴地绕过整数类型，我们会在items_left(UInt32::MAX(中得到4294967295。

但有时，在低级别代码中，这种行为正是我们想要的。例如，如果我们正在统计一些统计数据，比如发送的数据包，如果计数器溢出或下溢，我们不希望程序在这种情况下失败，那么重新包装是可以的。或者，我们有一些性能敏感的代码，并确保它运行正确，永远不会溢出，所以我们不想在检查操作是否刚刚溢出时支付额外的CPU周期。

对于这些情况，有前缀为&的数学运算符。它们只是在不进行任何溢出检查的情况下执行操作。如果我们在上面的例子中使用&-而不是-，那么现在items_left中就会有4294967295。

一般情况下，您知道是否需要包装操作员或从包装操作员中受益。如果有疑问，就假装它们不存在。