struct - Rust:使用两个u8结构字段作为u16

Question

对于Gameboy模拟器，您有两个用于寄存器A和F的u8字段，但有时可以将它们作为AF(组合的u16寄存器)进行访问。
在C语言中，您可以执行以下操作:

struct {
    union {
        struct {
            unsigned char f;
            unsigned char a;
        };
        unsigned short af;
    };
};

(摘自 here)
在Rust中，最好没有 unsafe，是否有一种方法可以访问两个u8作为 registers.a/ registers.f，还可以将它们用作u16 registers.af？

Answer 1

我可以给您几种方法。第一个是简单直接的不安全模拟，但没有样板，第二个是安全但明确的。

rust 中的联合非常相似，因此您可以将其翻译为:

#[repr(C)]
struct Inner {
    f: u8,
    a: u8,
}

#[repr(C)]
union S {
    inner: Inner,
    af: u16,
}

// Usage:

// Putting data is safe:
let s = S { af: 12345 };
// but retrieving is not:
let a = unsafe { s.inner.a };

或者，您也可以手动执行包裹在结构中的所有显式强制转换:

#[repr(transparent)]
// This is optional actually but allows a chaining,
// you may remove these derives and change method
// signatures to `&self` and `&mut self`.
#[derive(Clone, Copy)]
struct T(u16);

impl T {
    pub fn from_af(af: u16) -> Self {
        Self(af)
    }
    
    pub fn from_a_f(a: u8, f: u8) -> Self {
        Self::from_af(u16::from_le_bytes([a, f]))
    }

    pub fn af(self) -> u16 {
        self.0
    }

    pub fn f(self) -> u8 {
        self.0.to_le_bytes()[0]
    }

    pub fn set_f(self, f: u8) -> Self {
        Self::from_a_f(self.a(), f)
    }

    pub fn a(self) -> u8 {
        self.0.to_le_bytes()[1]
    }

    pub fn set_a(self, a: u8) -> Self {
        Self::from_a_f(a, self.f())
    }
}

// Usage:

let t = T::from_af(12345);
let a = t.a();

let new_af = t.set_a(12).set_f(t.f() + 1).af();