表示C ++中的128位数字

Question

用C ++表示128位数字的最佳方法是什么？它的行为应尽可能接近于内置数字类型（即支持所有算术运算符等）。我当时正在考虑建立一个具有2 64位或4 32位数字的类。或者可能只是创建一个128位的内存块，然后自己做所有事情。是否有一些更简单/更标准的方法，或者我自己实施时不太可能搞砸的方法？:)如果可以扩展到256位，512位等，那也很好。

Answer 1

查看其他已开发的库。很多人都想在您之前这样做。：D

尝试bigint C ++

Answer 2

这在某种程度上是一种特殊情况，特别是因为您没有指定要查找的平台，但是在GCC中，您可以使用所谓的mode（TI）来获取（综合）128位操作，实例：

   typedef unsigned int uint128_t __attribute__((mode(TI)));

   uint64_t x = 0xABCDEF01234568;

   uint64_t y = ~x;

   uint128_t result = ((uint128_t) x * y);

   printf("%016llX * %016llX -> ", x, y);

   uint64_t r1 = (result >> 64);

   uint64_t r2 = result;

   printf("%016llX %016llX\n", r1, r2);

不过，这仅适用于64位处理器。

一种或另一种方式，您正在寻找多重精度算法来解决此问题。mode（TI）将使编译器为您生成操作，否则必须显式编写它们。

您可以使用通用的bigint包；我知道的C ++中包括数字理论软件包LiDIA和NTL，以及用于Crypto ++和Botan中的加密代码的bigint软件包）。加上当然还有GnuMP，它是规范的C MPI库（它也具有C ++包装器，尽管上次查看时似乎文献记载很少）。所有这些设计的速度都很快，但也可能针对更大的数字（1000+位）进行了调整，因此在128位时，您可能要处理很多开销。（另一方面，您不会说这是否重要）。而且所有这些（与bigint-cpp软件包（即GPL一样，不是BSD还是LGPL））-不确定是否重要-但这可能很重要。

您也可以编写一个自定义的uint128_t类型的类型。通常，这种类将实现与常规MPI类几乎相同的算法，只是将其硬编码为仅包含2个或4个元素。如果您对如何实现这种算法感到好奇，可以参考《应用密码学手册》第14章。

当然，如果您实际上不需要所有的算术运算（尤其是除法和模运算，则相当棘手），则手动进行操作会更容易。例如，如果您只需要跟踪一个假设可能溢出64位的计数器，则可以将其表示为一对64位长的long，然后手动进行进位：

unsigned long long ctrs[2] = { 0 };

void increment() {

   ++ctrs[0];

   if(!ctrs[0]) // overflow

     ++ctrs[1];

}

当然，与一般的MPI包或自定义的uint128_t类相比，处理哪个当然要简单得多。