Rust中泛型常量表达式为何需添加空where约束？

问题重现 #

尝试定义带const泛型的结构体时，编译器报错：

#![feature(generic_const_exprs)]

struct ArInt<const W: usize, const S: bool> {
    iarr: [i32; { (W + 31 + (!S) as usize) / 32 }],
}

报错信息：

error: unconstrained generic constant
 --> src/lib.rs:4:11
  |
4 |     iarr: [i32; { (W + 31 + (!S) as usize) / 32 }],
  |           ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
  |
  = help: try adding a `where` bound using this expression: `where [(); { (W + 31 + (!S) as usize) / 32 }]:`

按照提示添加空where约束后编译通过：

#![feature(generic_const_exprs)]

struct ArInt<const W: usize, const S: bool>
where
    [(); { (W + 31 + (!S) as usize) / 32 }]:
{
    iarr: [i32; { (W + 31 + (!S) as usize) / 32 }],
}

约束含义解析 #

这个看似奇怪的where [(); { ... }]:约束，核心作用是强制编译器验证const表达式的结果是合法的数组长度，具体拆解如下：

• [(); N]是Rust中的单元类型数组，其中()是不占内存的单元类型，N是数组长度。Rust要求数组长度必须是编译期可确定的非负usize值。
• 这里的{ (W + 31 + (!S) as usize) / 32 }是动态计算的const表达式，由于generic_const_exprs是不稳定特性，编译器目前无法自动推导该表达式的结果是否符合数组长度要求。
• 这个空约束省略了要实现的trait，本质是要求[(); N]这个类型是良构的（well-formed）——而数组类型良构的前提就是N是有效的、非负的编译期usize常量。

简单来说，这个约束就是给编译器明确信号："我确认这个const表达式计算出的长度合法，请允许用它定义数组"，以此绕过编译器对未约束泛型常量的检查。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Yan Zhu