src/libcore/time.rs

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   5 // Licensed under the Apache License, Version 2.0 <LICENSE-APACHE or
   6 // http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0> or the MIT license
   7 // <LICENSE-MIT or http://opensource.org/licenses/MIT>, at your
   8 // option. This file may not be copied, modified, or distributed
   9 // except according to those terms.
  10 #![stable(feature = "duration_core", since = "1.24.0")]
  11
  12 //! Temporal quantification.
  13 //!
  14 //! Example:
  15 //!
  16 //! ```
  17 //! use std::time::Duration;
  18 //!
  19 //! let five_seconds = Duration::new(5, 0);
  20 //! // both declarations are equivalent
  21 //! assert_eq!(Duration::new(5, 0), Duration::from_secs(5));
  22 //! ```
  23
  24 use iter::Sum;
  25 use ops::{Add, Sub, Mul, Div, AddAssign, SubAssign, MulAssign, DivAssign};
  26
  27 const NANOS_PER_SEC: u32 = 1_000_000_000;
  28 const NANOS_PER_MILLI: u32 = 1_000_000;
  29 const NANOS_PER_MICRO: u32 = 1_000;
  30 const MILLIS_PER_SEC: u64 = 1_000;
  31 const MICROS_PER_SEC: u64 = 1_000_000;
  32
  33 /// A `Duration` type to represent a span of time, typically used for system
  34 /// timeouts.
  35 ///
  36 /// Each `Duration` is composed of a whole number of seconds and a fractional part
  37 /// represented in nanoseconds.  If the underlying system does not support
  38 /// nanosecond-level precision, APIs binding a system timeout will typically round up
  39 /// the number of nanoseconds.
  40 ///
  41 /// `Duration`s implement many common traits, including [`Add`], [`Sub`], and other
  42 /// [`ops`] traits.
  43 ///
  44 /// [`Add`]: ../../std/ops/trait.Add.html
  45 /// [`Sub`]: ../../std/ops/trait.Sub.html
  46 /// [`ops`]: ../../std/ops/index.html
  47 ///
  48 /// # Examples
  49 ///
  50 /// ```
  51 /// use std::time::Duration;
  52 ///
  53 /// let five_seconds = Duration::new(5, 0);
  54 /// let five_seconds_and_five_nanos = five_seconds + Duration::new(0, 5);
  55 ///
  56 /// assert_eq!(five_seconds_and_five_nanos.as_secs(), 5);
  57 /// assert_eq!(five_seconds_and_five_nanos.subsec_nanos(), 5);
  58 ///
  59 /// let ten_millis = Duration::from_millis(10);
  60 /// ```
  61 #[stable(feature = "duration_core", since = "1.24.0")]
  62 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Debug, Hash, Default)]
  63 pub struct Duration {
  64     secs: u64,
  65     nanos: u32, // Always 0 <= nanos < NANOS_PER_SEC
  66 }
  67
  68 impl Duration {
  69     /// Creates a new `Duration` from the specified number of whole seconds and
  70     /// additional nanoseconds.
  71     ///
  72     /// If the number of nanoseconds is greater than 1 billion (the number of
  73     /// nanoseconds in a second), then it will carry over into the seconds provided.
  74     ///
  75     /// # Panics
  76     ///
  77     /// This constructor will panic if the carry from the nanoseconds overflows
  78     /// the seconds counter.
  79     ///
  80     /// # Examples
  81     ///
  82     /// ```
  83     /// use std::time::Duration;
  84     ///
  85     /// let five_seconds = Duration::new(5, 0);
  86     /// ```
  87     #[stable(feature = "duration", since = "1.3.0")]
  88     #[inline]
  89     pub fn new(secs: u64, nanos: u32) -> Duration {
  90         let secs = secs.checked_add((nanos / NANOS_PER_SEC) as u64)
  91             .expect("overflow in Duration::new");
  92         let nanos = nanos % NANOS_PER_SEC;
  93         Duration { secs: secs, nanos: nanos }
  94     }
  95
  96     /// Creates a new `Duration` from the specified number of whole seconds.
  97     ///
  98     /// # Examples
  99     ///
 100     /// ```
 101     /// use std::time::Duration;
 102     ///
 103     /// let duration = Duration::from_secs(5);
 104     ///
 105     /// assert_eq!(5, duration.as_secs());
 106     /// assert_eq!(0, duration.subsec_nanos());
 107     /// ```
 108     #[stable(feature = "duration", since = "1.3.0")]
 109     #[inline]
 110     pub const fn from_secs(secs: u64) -> Duration {
 111         Duration { secs: secs, nanos: 0 }
 112     }
 113
 114     /// Creates a new `Duration` from the specified number of milliseconds.
 115     ///
 116     /// # Examples
 117     ///
 118     /// ```
 119     /// use std::time::Duration;
 120     ///
 121     /// let duration = Duration::from_millis(2569);
 122     ///
 123     /// assert_eq!(2, duration.as_secs());
 124     /// assert_eq!(569_000_000, duration.subsec_nanos());
 125     /// ```
 126     #[stable(feature = "duration", since = "1.3.0")]
 127     #[inline]
 128     pub const fn from_millis(millis: u64) -> Duration {
 129         Duration {
 130             secs: millis / MILLIS_PER_SEC,
 131             nanos: ((millis % MILLIS_PER_SEC) as u32) * NANOS_PER_MILLI,
 132         }
 133     }
 134
 135     /// Creates a new `Duration` from the specified number of microseconds.
 136     ///
 137     /// # Examples
 138     ///
 139     /// ```
 140     /// #![feature(duration_from_micros)]
 141     /// use std::time::Duration;
 142     ///
 143     /// let duration = Duration::from_micros(1_000_002);
 144     ///
 145     /// assert_eq!(1, duration.as_secs());
 146     /// assert_eq!(2000, duration.subsec_nanos());
 147     /// ```
 148     #[unstable(feature = "duration_from_micros", issue = "44400")]
 149     #[inline]
 150     pub const fn from_micros(micros: u64) -> Duration {
 151         Duration {
 152             secs: micros / MICROS_PER_SEC,
 153             nanos: ((micros % MICROS_PER_SEC) as u32) * NANOS_PER_MICRO,
 154         }
 155     }
 156
 157     /// Creates a new `Duration` from the specified number of nanoseconds.
 158     ///
 159     /// # Examples
 160     ///
 161     /// ```
 162     /// #![feature(duration_extras)]
 163     /// use std::time::Duration;
 164     ///
 165     /// let duration = Duration::from_nanos(1_000_000_123);
 166     ///
 167     /// assert_eq!(1, duration.as_secs());
 168     /// assert_eq!(123, duration.subsec_nanos());
 169     /// ```
 170     #[unstable(feature = "duration_extras", issue = "46507")]
 171     #[inline]
 172     pub const fn from_nanos(nanos: u64) -> Duration {
 173         Duration {
 174             secs: nanos / (NANOS_PER_SEC as u64),
 175             nanos: (nanos % (NANOS_PER_SEC as u64)) as u32,
 176         }
 177     }
 178
 179     /// Returns the number of _whole_ seconds contained by this `Duration`.
 180     ///
 181     /// The returned value does not include the fractional (nanosecond) part of the
 182     /// duration, which can be obtained using [`subsec_nanos`].
 183     ///
 184     /// # Examples
 185     ///
 186     /// ```
 187     /// use std::time::Duration;
 188     ///
 189     /// let duration = Duration::new(5, 730023852);
 190     /// assert_eq!(duration.as_secs(), 5);
 191     /// ```
 192     ///
 193     /// To determine the total number of seconds represented by the `Duration`,
 194     /// use `as_secs` in combination with [`subsec_nanos`]:
 195     ///
 196     /// ```
 197     /// use std::time::Duration;
 198     ///
 199     /// let duration = Duration::new(5, 730023852);
 200     ///
 201     /// assert_eq!(5.730023852,
 202     ///            duration.as_secs() as f64
 203     ///            + duration.subsec_nanos() as f64 * 1e-9);
 204     /// ```
 205     ///
 206     /// [`subsec_nanos`]: #method.subsec_nanos
 207     #[stable(feature = "duration", since = "1.3.0")]
 208     #[inline]
 209     pub fn as_secs(&self) -> u64 { self.secs }
 210
 211     /// Returns the fractional part of this `Duration`, in milliseconds.
 212     ///
 213     /// This method does **not** return the length of the duration when
 214     /// represented by milliseconds. The returned number always represents a
 215     /// fractional portion of a second (i.e. it is less than one thousand).
 216     ///
 217     /// # Examples
 218     ///
 219     /// ```
 220     /// #![feature(duration_extras)]
 221     /// use std::time::Duration;
 222     ///
 223     /// let duration = Duration::from_millis(5432);
 224     /// assert_eq!(duration.as_secs(), 5);
 225     /// assert_eq!(duration.subsec_millis(), 432);
 226     /// ```
 227     #[unstable(feature = "duration_extras", issue = "46507")]
 228     #[inline]
 229     pub fn subsec_millis(&self) -> u32 { self.nanos / NANOS_PER_MILLI }
 230
 231     /// Returns the fractional part of this `Duration`, in microseconds.
 232     ///
 233     /// This method does **not** return the length of the duration when
 234     /// represented by microseconds. The returned number always represents a
 235     /// fractional portion of a second (i.e. it is less than one million).
 236     ///
 237     /// # Examples
 238     ///
 239     /// ```
 240     /// #![feature(duration_extras, duration_from_micros)]
 241     /// use std::time::Duration;
 242     ///
 243     /// let duration = Duration::from_micros(1_234_567);
 244     /// assert_eq!(duration.as_secs(), 1);
 245     /// assert_eq!(duration.subsec_micros(), 234_567);
 246     /// ```
 247     #[unstable(feature = "duration_extras", issue = "46507")]
 248     #[inline]
 249     pub fn subsec_micros(&self) -> u32 { self.nanos / NANOS_PER_MICRO }
 250
 251     /// Returns the fractional part of this `Duration`, in nanoseconds.
 252     ///
 253     /// This method does **not** return the length of the duration when
 254     /// represented by nanoseconds. The returned number always represents a
 255     /// fractional portion of a second (i.e. it is less than one billion).
 256     ///
 257     /// # Examples
 258     ///
 259     /// ```
 260     /// use std::time::Duration;
 261     ///
 262     /// let duration = Duration::from_millis(5010);
 263     /// assert_eq!(duration.as_secs(), 5);
 264     /// assert_eq!(duration.subsec_nanos(), 10_000_000);
 265     /// ```
 266     #[stable(feature = "duration", since = "1.3.0")]
 267     #[inline]
 268     pub fn subsec_nanos(&self) -> u32 { self.nanos }
 269
 270     /// Checked `Duration` addition. Computes `self + other`, returning [`None`]
 271     /// if overflow occurred.
 272     ///
 273     /// [`None`]: ../../std/option/enum.Option.html#variant.None
 274     ///
 275     /// # Examples
 276     ///
 277     /// Basic usage:
 278     ///
 279     /// ```
 280     /// use std::time::Duration;
 281     ///
 282     /// assert_eq!(Duration::new(0, 0).checked_add(Duration::new(0, 1)), Some(Duration::new(0, 1)));
 283     /// assert_eq!(Duration::new(1, 0).checked_add(Duration::new(std::u64::MAX, 0)), None);
 284     /// ```
 285     #[stable(feature = "duration_checked_ops", since = "1.16.0")]
 286     #[inline]
 287     pub fn checked_add(self, rhs: Duration) -> Option<Duration> {
 288         if let Some(mut secs) = self.secs.checked_add(rhs.secs) {
 289             let mut nanos = self.nanos + rhs.nanos;
 290             if nanos >= NANOS_PER_SEC {
 291                 nanos -= NANOS_PER_SEC;
 292                 if let Some(new_secs) = secs.checked_add(1) {
 293                     secs = new_secs;
 294                 } else {
 295                     return None;
 296                 }
 297             }
 298             debug_assert!(nanos < NANOS_PER_SEC);
 299             Some(Duration {
 300                 secs,
 301                 nanos,
 302             })
 303         } else {
 304             None
 305         }
 306     }
 307
 308     /// Checked `Duration` subtraction. Computes `self - other`, returning [`None`]
 309     /// if the result would be negative or if overflow occurred.
 310     ///
 311     /// [`None`]: ../../std/option/enum.Option.html#variant.None
 312     ///
 313     /// # Examples
 314     ///
 315     /// Basic usage:
 316     ///
 317     /// ```
 318     /// use std::time::Duration;
 319     ///
 320     /// assert_eq!(Duration::new(0, 1).checked_sub(Duration::new(0, 0)), Some(Duration::new(0, 1)));
 321     /// assert_eq!(Duration::new(0, 0).checked_sub(Duration::new(0, 1)), None);
 322     /// ```
 323     #[stable(feature = "duration_checked_ops", since = "1.16.0")]
 324     #[inline]
 325     pub fn checked_sub(self, rhs: Duration) -> Option<Duration> {
 326         if let Some(mut secs) = self.secs.checked_sub(rhs.secs) {
 327             let nanos = if self.nanos >= rhs.nanos {
 328                 self.nanos - rhs.nanos
 329             } else {
 330                 if let Some(sub_secs) = secs.checked_sub(1) {
 331                     secs = sub_secs;
 332                     self.nanos + NANOS_PER_SEC - rhs.nanos
 333                 } else {
 334                     return None;
 335                 }
 336             };
 337             debug_assert!(nanos < NANOS_PER_SEC);
 338             Some(Duration { secs: secs, nanos: nanos })
 339         } else {
 340             None
 341         }
 342     }
 343
 344     /// Checked `Duration` multiplication. Computes `self * other`, returning
 345     /// [`None`] if overflow occurred.
 346     ///
 347     /// [`None`]: ../../std/option/enum.Option.html#variant.None
 348     ///
 349     /// # Examples
 350     ///
 351     /// Basic usage:
 352     ///
 353     /// ```
 354     /// use std::time::Duration;
 355     ///
 356     /// assert_eq!(Duration::new(0, 500_000_001).checked_mul(2), Some(Duration::new(1, 2)));
 357     /// assert_eq!(Duration::new(std::u64::MAX - 1, 0).checked_mul(2), None);
 358     /// ```
 359     #[stable(feature = "duration_checked_ops", since = "1.16.0")]
 360     #[inline]
 361     pub fn checked_mul(self, rhs: u32) -> Option<Duration> {
 362         // Multiply nanoseconds as u64, because it cannot overflow that way.
 363         let total_nanos = self.nanos as u64 * rhs as u64;
 364         let extra_secs = total_nanos / (NANOS_PER_SEC as u64);
 365         let nanos = (total_nanos % (NANOS_PER_SEC as u64)) as u32;
 366         if let Some(secs) = self.secs
 367             .checked_mul(rhs as u64)
 368             .and_then(|s| s.checked_add(extra_secs)) {
 369             debug_assert!(nanos < NANOS_PER_SEC);
 370             Some(Duration {
 371                 secs,
 372                 nanos,
 373             })
 374         } else {
 375             None
 376         }
 377     }
 378
 379     /// Checked `Duration` division. Computes `self / other`, returning [`None`]
 380     /// if `other == 0`.
 381     ///
 382     /// [`None`]: ../../std/option/enum.Option.html#variant.None
 383     ///
 384     /// # Examples
 385     ///
 386     /// Basic usage:
 387     ///
 388     /// ```
 389     /// use std::time::Duration;
 390     ///
 391     /// assert_eq!(Duration::new(2, 0).checked_div(2), Some(Duration::new(1, 0)));
 392     /// assert_eq!(Duration::new(1, 0).checked_div(2), Some(Duration::new(0, 500_000_000)));
 393     /// assert_eq!(Duration::new(2, 0).checked_div(0), None);
 394     /// ```
 395     #[stable(feature = "duration_checked_ops", since = "1.16.0")]
 396     #[inline]
 397     pub fn checked_div(self, rhs: u32) -> Option<Duration> {
 398         if rhs != 0 {
 399             let secs = self.secs / (rhs as u64);
 400             let carry = self.secs - secs * (rhs as u64);
 401             let extra_nanos = carry * (NANOS_PER_SEC as u64) / (rhs as u64);
 402             let nanos = self.nanos / rhs + (extra_nanos as u32);
 403             debug_assert!(nanos < NANOS_PER_SEC);
 404             Some(Duration { secs: secs, nanos: nanos })
 405         } else {
 406             None
 407         }
 408     }
 409 }
 410
 411 #[stable(feature = "duration", since = "1.3.0")]
 412 impl Add for Duration {
 413     type Output = Duration;
 414
 415     fn add(self, rhs: Duration) -> Duration {
 416         self.checked_add(rhs).expect("overflow when adding durations")
 417     }
 418 }
 419
 420 #[stable(feature = "time_augmented_assignment", since = "1.9.0")]
 421 impl AddAssign for Duration {
 422     fn add_assign(&mut self, rhs: Duration) {
 423         *self = *self + rhs;
 424     }
 425 }
 426
 427 #[stable(feature = "duration", since = "1.3.0")]
 428 impl Sub for Duration {
 429     type Output = Duration;
 430
 431     fn sub(self, rhs: Duration) -> Duration {
 432         self.checked_sub(rhs).expect("overflow when subtracting durations")
 433     }
 434 }
 435
 436 #[stable(feature = "time_augmented_assignment", since = "1.9.0")]
 437 impl SubAssign for Duration {
 438     fn sub_assign(&mut self, rhs: Duration) {
 439         *self = *self - rhs;
 440     }
 441 }
 442
 443 #[stable(feature = "duration", since = "1.3.0")]
 444 impl Mul<u32> for Duration {
 445     type Output = Duration;
 446
 447     fn mul(self, rhs: u32) -> Duration {
 448         self.checked_mul(rhs).expect("overflow when multiplying duration by scalar")
 449     }
 450 }
 451
 452 #[stable(feature = "time_augmented_assignment", since = "1.9.0")]
 453 impl MulAssign<u32> for Duration {
 454     fn mul_assign(&mut self, rhs: u32) {
 455         *self = *self * rhs;
 456     }
 457 }
 458
 459 #[stable(feature = "duration", since = "1.3.0")]
 460 impl Div<u32> for Duration {
 461     type Output = Duration;
 462
 463     fn div(self, rhs: u32) -> Duration {
 464         self.checked_div(rhs).expect("divide by zero error when dividing duration by scalar")
 465     }
 466 }
 467
 468 #[stable(feature = "time_augmented_assignment", since = "1.9.0")]
 469 impl DivAssign<u32> for Duration {
 470     fn div_assign(&mut self, rhs: u32) {
 471         *self = *self / rhs;
 472     }
 473 }
 474
 475 #[stable(feature = "duration_sum", since = "1.16.0")]
 476 impl Sum for Duration {
 477     fn sum<I: Iterator<Item=Duration>>(iter: I) -> Duration {
 478         iter.fold(Duration::new(0, 0), |a, b| a + b)
 479     }
 480 }
 481
 482 #[stable(feature = "duration_sum", since = "1.16.0")]
 483 impl<'a> Sum<&'a Duration> for Duration {
 484     fn sum<I: Iterator<Item=&'a Duration>>(iter: I) -> Duration {
 485         iter.fold(Duration::new(0, 0), |a, b| a + *b)
 486     }
 487 }
 488
 489 #[cfg(test)]
 490 mod tests {
 491     use super::Duration;
 492
 493     #[test]
 494     fn creation() {
 495         assert!(Duration::from_secs(1) != Duration::from_secs(0));
 496         assert_eq!(Duration::from_secs(1) + Duration::from_secs(2),
 497                    Duration::from_secs(3));
 498         assert_eq!(Duration::from_millis(10) + Duration::from_secs(4),
 499                    Duration::new(4, 10 * 1_000_000));
 500         assert_eq!(Duration::from_millis(4000), Duration::new(4, 0));
 501     }
 502
 503     #[test]
 504     fn secs() {
 505         assert_eq!(Duration::new(0, 0).as_secs(), 0);
 506         assert_eq!(Duration::from_secs(1).as_secs(), 1);
 507         assert_eq!(Duration::from_millis(999).as_secs(), 0);
 508         assert_eq!(Duration::from_millis(1001).as_secs(), 1);
 509     }
 510
 511     #[test]
 512     fn nanos() {
 513         assert_eq!(Duration::new(0, 0).subsec_nanos(), 0);
 514         assert_eq!(Duration::new(0, 5).subsec_nanos(), 5);
 515         assert_eq!(Duration::new(0, 1_000_000_001).subsec_nanos(), 1);
 516         assert_eq!(Duration::from_secs(1).subsec_nanos(), 0);
 517         assert_eq!(Duration::from_millis(999).subsec_nanos(), 999 * 1_000_000);
 518         assert_eq!(Duration::from_millis(1001).subsec_nanos(), 1 * 1_000_000);
 519     }
 520
 521     #[test]
 522     fn add() {
 523         assert_eq!(Duration::new(0, 0) + Duration::new(0, 1),
 524                    Duration::new(0, 1));
 525         assert_eq!(Duration::new(0, 500_000_000) + Duration::new(0, 500_000_001),
 526                    Duration::new(1, 1));
 527     }
 528
 529     #[test]
 530     fn checked_add() {
 531         assert_eq!(Duration::new(0, 0).checked_add(Duration::new(0, 1)),
 532                    Some(Duration::new(0, 1)));
 533         assert_eq!(Duration::new(0, 500_000_000).checked_add(Duration::new(0, 500_000_001)),
 534                    Some(Duration::new(1, 1)));
 535         assert_eq!(Duration::new(1, 0).checked_add(Duration::new(::u64::MAX, 0)), None);
 536     }
 537
 538     #[test]
 539     fn sub() {
 540         assert_eq!(Duration::new(0, 1) - Duration::new(0, 0),
 541                    Duration::new(0, 1));
 542         assert_eq!(Duration::new(0, 500_000_001) - Duration::new(0, 500_000_000),
 543                    Duration::new(0, 1));
 544         assert_eq!(Duration::new(1, 0) - Duration::new(0, 1),
 545                    Duration::new(0, 999_999_999));
 546     }
 547
 548     #[test]
 549     fn checked_sub() {
 550         let zero = Duration::new(0, 0);
 551         let one_nano = Duration::new(0, 1);
 552         let one_sec = Duration::new(1, 0);
 553         assert_eq!(one_nano.checked_sub(zero), Some(Duration::new(0, 1)));
 554         assert_eq!(one_sec.checked_sub(one_nano),
 555                    Some(Duration::new(0, 999_999_999)));
 556         assert_eq!(zero.checked_sub(one_nano), None);
 557         assert_eq!(zero.checked_sub(one_sec), None);
 558     }
 559
 560     #[test] #[should_panic]
 561     fn sub_bad1() {
 562         Duration::new(0, 0) - Duration::new(0, 1);
 563     }
 564
 565     #[test] #[should_panic]
 566     fn sub_bad2() {
 567         Duration::new(0, 0) - Duration::new(1, 0);
 568     }
 569
 570     #[test]
 571     fn mul() {
 572         assert_eq!(Duration::new(0, 1) * 2, Duration::new(0, 2));
 573         assert_eq!(Duration::new(1, 1) * 3, Duration::new(3, 3));
 574         assert_eq!(Duration::new(0, 500_000_001) * 4, Duration::new(2, 4));
 575         assert_eq!(Duration::new(0, 500_000_001) * 4000,
 576                    Duration::new(2000, 4000));
 577     }
 578
 579     #[test]
 580     fn checked_mul() {
 581         assert_eq!(Duration::new(0, 1).checked_mul(2), Some(Duration::new(0, 2)));
 582         assert_eq!(Duration::new(1, 1).checked_mul(3), Some(Duration::new(3, 3)));
 583         assert_eq!(Duration::new(0, 500_000_001).checked_mul(4), Some(Duration::new(2, 4)));
 584         assert_eq!(Duration::new(0, 500_000_001).checked_mul(4000),
 585                    Some(Duration::new(2000, 4000)));
 586         assert_eq!(Duration::new(::u64::MAX - 1, 0).checked_mul(2), None);
 587     }
 588
 589     #[test]
 590     fn div() {
 591         assert_eq!(Duration::new(0, 1) / 2, Duration::new(0, 0));
 592         assert_eq!(Duration::new(1, 1) / 3, Duration::new(0, 333_333_333));
 593         assert_eq!(Duration::new(99, 999_999_000) / 100,
 594                    Duration::new(0, 999_999_990));
 595     }
 596
 597     #[test]
 598     fn checked_div() {
 599         assert_eq!(Duration::new(2, 0).checked_div(2), Some(Duration::new(1, 0)));
 600         assert_eq!(Duration::new(1, 0).checked_div(2), Some(Duration::new(0, 500_000_000)));
 601         assert_eq!(Duration::new(2, 0).checked_div(0), None);
 602     }
 603 }