Fortran 中的长整数

Question

我正在尝试处理大数（~10^14），我需要能够存储它们并迭代该长度的循环，即

n=SOME_BIG_NUMBER
do i=n,1,-1

我尝试了通常的星号，kind=8 等，但似乎没有任何效果。 然后我检查了huge内部函数，代码：

program inttest

print *,huge(1)
print *,huge(2)
print *,huge(4)
print *,huge(8)
print *,huge(16)
print *,huge(32)

end program inttest

在所有情况下都生成数字 2147483647。为什么是这样？我在 64 位机器上使用 gfortran (f95)。

如果我需要一个 bignum 库，人们会推荐哪一个？

Answer 1

我在 Mac 上使用的 gfortran 版本 4.3、4.4 和 4.5 支持 8 字节整数。在 Fortran >= 90 中选择变量类型的最佳方法是使用内部函数来指定所需的精度。试试：

integer, parameter :: LargeInt_K = selected_int_kind (18)
integer (kind=LargeInt_K) :: i, n

获取至少 18 位十进制数字，通常为 8 字节整数。

使用gfortran 4.3，huge(1_LargeInt_K)输出9223372036854775807。当你写huge(1)等时，默认常量是默认整数，这里显然是4字节，因为huge返回2147483647。所以有时你需要指定常量的精度，而不仅仅是变量 - 更常见的是，当人们在一个实数常量（默认为单精度）上丢失重要数字时，这会让人绊倒。

另见Fortran: integer*4 vs integer(4) vs integer(kind=4)

通常 gfortran 具有命令名称 gfortran。 f95 可以是不同的编译器吗？试试“gfortran -v”和“f95 -v”。

Answer 2

您误解了HUGE 函数的精确定义。 HUGE(num) 返回与num 相同种类和类型的最大数字。返回的值也具有与num 相同的种类和类型。由于您的所有输入值都是（默认）整数HUGE，因此正确地返回最大的默认大小整数。

HUGE(num) 不返回具有kind=num 的最大整数。 HUGE(num) 也不会返回以 num 字节表示的最大数字。虽然许多编译器使用 integer(kind=4) 和 integer(kind=8) etc 来表示 4 字节和 8 字节整数，但语言标准并不能保证这一点，并且不能依赖于可移植性。

@MSB 的回答告诉你如何做你想做的事，我只是在做一些澄清。

Answer 3

总结：考虑查看编译器选项。

自从我完成 FORTRAN 以来已经过去了一段时间，我不记得使用过 HUGE()，但我看了一点。我的 Intel Linux 机器有 gfortran 4.1.2。我发现我必须在打开 -fdefault-integer-8 选项的情况下进行编译，以使其适用于 64 位整数。具体来说，使用以下代码：

      program inttest
      print *, huge(1)
      end program inttest

运行

$ gfortran inttest.for

创建了一个打印出来的可执行文件：

2147483647

但是，运行：

$ gfortran -fdefault-integer-8 inttest.for

产生了一个可执行文件，它给出了输出：

9223372036854775807

另外，当我将一个变量声明为 integer*8 并在没有 -fdefault-integer-8 选项的情况下编译时，我得到了一个错误。代码：

  program inttest2
  integer*8  test_int
  test_int = 9223372036854775807
  print *, test_int
  end program inttest2

运行

$ gfortran inttest2.for

导致

在文件 inttest.for:4 中

  test_int = 9223372036854775807  
                               1 

错误：整数对于 (1) 处的同类而言太大

但是，当我使用 -fdefault-integer-8 选项进行编译并得到一个打印的可执行文件时，一切正常

9223372036854775807

也许还有其他有用的 gfortran 选项，但我没有进一步调查。

当然，这仍然不能让您获得 10^14，但它可能有助于解释您看到的结果。