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long long - 64位整数类型

long long 是C++11引入的64位整数类型，用于表示更大范围的整数值。它解决了传统整数类型在表示大整数时的范围限制问题。

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cppreference / markdown视频解读练习代码

为什么引入?

  • 解决传统整数类型范围不足的问题
  • 提供统一的64位整数类型标准

long long和传统整数类型有什么区别?

  • long long 保证至少64位宽度，范围至少为 -2^63 到 2^63-1
  • int 通常为32位，范围约为 -21亿到21亿
  • long 在32位系统上为32位，在64位系统上通常为64位（但标准只保证至少32位）

一、基础用法和场景

基本声明和初始化

支持有符号和无符号, 以及字面量后缀标识

// 有符号long long
long long val1 = 1;
long long val2 = -1;

// 无符号long long
unsigned long long uVal1 = 1;

// 字面量标识 + 类型推导
auto longlong = 1LL:
auto ulonglong = 1ULL;

大整数应用和边界值

处理超出传统整数类型范围的计算，基于边界值获取

//#include <limits>

// 使用long long处理大数计算(超过int表示范围)
long long population = 7800000000LL;  // 世界人口

// 获取整数类型边界
int maxInt = std::numeric_limits<int>::max();
long long maxLL = std::numeric_limits<long long>::max();
auto minLL = std::numeric_limits<long long>::min();

二、注意事项

类型推导和字面量后缀

使用LL或ll后缀明确指定long long字面量，使用ULL或ull指定无符号版本

auto num1 = 10000000000;    // 类型可能是int或long，取决于编译器
auto num2 = 10000000000LL;  // 明确为long long辅助类型推导

类型转换和精度问题

注意不同整数类型之间的转换可能导致的精度损失

long long bigValue = 3000000000LL;
int smallValue = bigValue;  // 可能溢出

std::cout << "bigValue: " << bigValue << std::endl;
std::cout << "smallValue: " << smallValue << std::endl;  // 可能不正确

// 安全转换检查
if (bigValue > std::numeric_limits<int>::max() || bigValue < std::numeric_limits<int>::min()) {
    std::cout << "转换会导致溢出!" << std::endl;
}

位宽疑惑 - 标准中为什么不固定位宽?

原因

  • 硬件差异问题: 不同架构“自然字长”不同：16/32/64 位都有，大量嵌入式甚至只有 8/16 位乘除指令.若强行规定(long为64位)，一些机器(32 位 MCU）上会造成巨大的性能损失
    • 例如: 在8位机器上做64位计算, 但没有相关的机器指令。所以需要通过算法模拟的方式实现, 进而导指令周期攀升
  • 历史与 ABI 兼容: C/C++ 起源早于现代 32/64 位普及，许多平台的系统接口、文件格式、调用约定都已把 int/long 的大小写进了 ABI。标准若强制改变，会破坏二进制兼容和生态
  • 零成本抽象: C/C++ 标准面向“与机器高效映射”的抽象机，只规定行为与最小范围，让实现能选择对该平台最自然的宽度，从而获得零开销抽象或接近零开销

解决方案

  • C/C++提供了可选方案: 需要精确位宽时，可以使用<cstdint>/<stdint.h>里的 int8_t、int16_t、int32_t、int64_t...
  • 不假设位宽和静态断言: 开发时不假设类型的位宽, 从而提高可移植性. 如果部分代码做了位宽假设, 可以通过静态断言来保证位宽符合预期 static_assert(sizeof(T)==N)

三、练习代码

练习代码主题

练习代码自动检测命令

d2x checker long-long

四、其他