如何让Rust处理128位以上数字？解决斐波那契数列溢出问题

我用Rust写了一段循环生成斐波那契数列的代码，分别尝试过32位、64位、128位有符号整数变量，但128位变量最多只能生成到第182代，超过这个次数就会触发main panicked at 'attempt to add with overflow'的溢出错误。当前代码如下：

fn main() {
    let mut in1: i128 = 1;
    let mut in2: i128 = 1;
    let mut op1: i128;

    for iterations in 0..183 {
        // add the given numbers
        op1 = in1 + in2;
        // print the result
        println!("{}: {}", iterations + 1, op1);
        // prepare the next iterations
        in1 = in2;
        in2 = op1;
        // repeat
    }
}

解决方案 #

• 改用无符号128位整数（u128）
  有符号整数i128的最大值是2^127 - 1，而无符号u128的最大值是2^128 - 1，能多支持一代斐波那契数（到第183代）。只需修改变量类型即可：

  fn main() {
      let mut in1: u128 = 1;
      let mut in2: u128 = 1;
      let mut op1: u128;
  
      for iterations in 0..184 {
          op1 = in1 + in2;
          println!("{}: {}", iterations + 1, op1);
          in1 = in2;
          in2 = op1;
      }
  }
  

• 使用任意精度大整数
  如果需要生成更多代的斐波那契数，必须摆脱固定位数整数的限制，使用支持任意精度的大整数库。Rust标准库没有原生大整数，但可以借助num_bigint crate实现：

  首先在Cargo.toml中添加依赖：

  [dependencies]
  num-bigint = "0.4"
  num-traits = "0.2"
  

  然后修改代码：

  use num_bigint::BigInt;
  use num_traits::One;
  
  fn main() {
      let mut in1: BigInt = One::one();
      let mut in2: BigInt = One::one();
      let mut op1: BigInt;
  
      // 这里可以设置任意大的迭代次数，比如1000代
      for iterations in 0..1000 {
          op1 = &in1 + &in2;
          println!("{}: {}", iterations + 1, op1);
          in1 = in2;
          in2 = op1;
      }
  }
  

  这种方式只要内存足够，就能生成几乎无限多代的斐波那契数。

• 手动处理溢出（仅适用于非精度要求场景）
  如果你只是想避免程序panic，不需要正确的大数结果，可以使用Rust的溢出运算符wrapping_add，它会在溢出时循环回到类型的最小值，但生成的结果是错误的，仅适合特定场景：

  fn main() {
      let mut in1: i128 = 1;
      let mut in2: i128 = 1;
      let mut op1: i128;
  
      for iterations in 0..200 {
          op1 = in1.wrapping_add(in2);
          println!("{}: {}", iterations + 1, op1);
          in1 = in2;
          in2 = op1;
      }
  }
  

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Curious Chimpanzee