gcc中有128位整数吗？

Question

我想要一个 128 位整数，因为我想存储两个 64 位数字相乘的结果。 gcc 4.4 及更高版本中有这样的东西吗？

Answer 1

您可以使用处理任意或较大精度值的库，例如 GNU MP Bignum Library。

Answer 2

啊，大整数不是 C 的强项。

GCC 确实有一个 unsigned __int128/__int128 类型，从版本 4.something 开始（这里不确定）。不过，我似乎确实记得在那之前有一个__int128_t def。

这些仅适用于 64 位目标。

（编者注：这个答案曾经声称 gcc 定义了 uint128_t 和 int128_t。我在 Godbolt 编译器资源管理器上测试的所有版本都没有定义那些没有前导 __ 的类型，从 gcc4.1 到 8.2 ，或clang或ICC。）

Answer 3

128 位整数类型仅在 64 位目标上可用，因此即使您已经检测到最近的 GCC 版本，您也需要检查可用性。理论上 gcc 可以在需要 4 个 32 位寄存器来保存一个的机器上支持 TImode 整数，但我认为在任何情况下都不会。

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GCC 4.6 及更高版本将__int128 / unsigned __int128 定义为内置类型。 使用
#ifdef __SIZEOF_INT128__ 来检测它。

GCC 4.1 及更高版本将__int128_t 和__uint128_t 定义为内置类型。 （这些也不需要#include <stdint.h>。证明on Godbolt。）

我测试了on the Godbolt compiler explorer 的第一个版本的编译器来支持这三样东西（在 x86-64 上）。 Godbolt 只回溯到 gcc4.1、ICC13 和 clang3.0，所以我使用

         legacy               recommended(?)    |  One way of detecting support
        __uint128_t   |  [unsigned]  __int128   |  #ifdef __SIZEOF_INT128__
gcc        <=  4.1    |       4.6               |     4.6
clang      <=  3.0    |       3.1               |     3.3
ICC        <=  13     |     <= 13               |     16.  (Godbolt doesn't have 14 or 15)

如果您为 ARM 等 32 位架构或带有 -m32 的 x86 进行编译，即使是这些编译器的最新版本也不支持 128 位整数类型。 需要在使用之前检测支持，如果您的代码在没有它的情况下可以正常工作。

我知道用于检测它的唯一直接 CPP 宏是 __SIZEOF_INT128__，但不幸的是，一些旧的编译器版本支持它而没有定义它。 （并且__uint128_t 没有宏，只有 gcc4.6 样式 unsigned __int128）。 How to know if __uint128_t is defined

有些人仍然在 RHEL (RedHat Enterprise Linux) 或类似的老旧系统上使用 gcc4.4 等古老的编译器版本。如果你关心过时的 gcc 版本，你可能想坚持__uint128_t。并且可能根据sizeof(void*) == 8 检测64 位作为__SIZEOF_INT128__ 未定义的后备。 （我认为 GNU 系统总是有CHAR_BIT==8）。这将对 64 位 ISA（如 x86-64 Linux x32 或 AArch64 ILP32）上的 ILP32 ABI 产生误报，但这对于使用未定义 __SIZEOF_INT128__ 的旧编译器的人来说已经只是一个后备/奖励。

可能有一些 64 位 ISA，其中 gcc 没有定义 __int128，或者甚至可能有一些 32 位 ISA，其中 gcc 确实 定义了 __int128，但我不知道任何一个。

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正如此处另一个答案中的 cmets 所指出的，GCC 内部是整数 TI 模式。 （四整数 = int 的 4 倍宽度，DImode = 双宽度 vs. SImode = 普通 int。）与 the GCC manual points out 一样，__int128 在支持 128 位整数模式的目标上受支持（TImode )。

// __uint128_t is pre-defined equivalently to this
typedef unsigned uint128 __attribute__ ((mode (TI)));

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随机事实：ICC19 和 g++/clang++ -E -dM 定义：

#define __GLIBCXX_TYPE_INT_N_0 __int128
#define __GLIBCXX_BITSIZE_INT_N_0 128

@MarcGlisse 评论 这就是你告诉 libstdc++ 处理额外整数类型（重载 abs、专门化类型特征等）的方式

icpc 定义了即使使用-xc（编译为 C，而不是 C++），而 g++ -xc 和 clang++ -xc 没有。但是使用实际的 icc 进行编译（例如，在 Godbolt 下拉菜单中选择 C ​​而不是 C++）并没有定义这个宏。

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测试函数是：

#include <stdint.h>   // for uint64_t

#define uint128_t __uint128_t
//#define uint128_t unsigned __int128

uint128_t mul64(uint64_t a, uint64_t b) {
    return (uint128_t)a * b;
}

支持它的编译器都可以有效地编译它，以

    mov       rax, rdi
    mul       rsi
    ret                  # return in RDX:RAX which mul uses implicitly