c语言long long int

long long int 是什么？

long long int 是 C 语言中一种整数数据类型，它的主要特点是：

• 范围大：它能表示的整数值范围比 int 和 long 更广。
• 占用内存多：因为它要存储更大的数值，所以它占用的内存空间也更多。

在 C99 标准引入之前，它是一个扩展类型，并非所有编译器都支持，但从 C99 开始，long long int 正式成为 C 语言标准的一部分，所有现代 C 编译器（如 GCC, Clang, MSVC）都支持它。

基本特性

a. 大小和范围

long long int 的大小和范围取决于你的操作系统（32位还是64位）和编译器，但有一个保证的最小值。

• 大小：sizeof(long long int) 保证至少是 8 字节（64位），在绝大多数现代系统（无论是 Windows, Linux 还是 macOS 的 64位或 32位环境）上，它就是正好 8 字节。
• 范围：
  • 有符号 (signed long long int)：
    • 最小值：-9,223,372,036,854,775,808 (即 -2⁶³)
    • 最大值：9,223,372,036,854,775,807 (即 2⁶³ - 1)
  • 无符号 (unsigned long long int)：
    • 最小值：0
    • 最大值：18,446,744,073,709,551,615 (即 2⁶⁴ - 1)

b. long long vs. long long int

在 C 语言中，int 关键字在很多情况下是可选的。long long int 和 long long 完全等价，你可以根据个人喜好或代码风格选择使用哪一个。long long 更为简洁，是更常见的写法。

long long int a;
long long b; // 这两种写法效果完全相同

c. 与 int 和 long 的比较

关键点：

• long long 的范围总是比 int 大。
• long 的范围在不同系统上可能和 int 一样大（32位系统），也可能和 long long 一样大（64位系统），而 long long 的范围在所有标准兼容的系统上都是固定的、最大的。

如何使用 long long？

a. 声明变量

#include <stdio.h>
int main() {
    // 声明一个有符号的 long long 变量
    long long large_num = 12345678901234LL;
    // 声明一个无符号的 long long 变量
    unsigned long long very_large_num = 18446744073709551615ULL;
    printf("The value of large_num is: %lld\n", large_num);
    printf("The value of very_large_num is: %llu\n", very_large_num);
    return 0;
}

b. 字面量后缀

为了告诉编译器一个整数字面量是 long long 类型，你需要在它后面加上后缀：

• LL 或 ll：用于有符号 long long。
• ULL 或 ull：用于无符号 long long。

强烈建议使用大写的 LL 和 ULL，因为小写的 l 容易和数字 1 混淆，导致难以发现的错误。

long long a = 9999999999; // 错误！这个字面量默认是 int，可能会溢出
long long b = 9999999999LL; // 正确！明确指定为 long long 类型

c. printf 和 scanf 的格式说明符

当你使用 printf 或 scanf 等函数输入输出 long long 类型时，必须使用正确的格式说明符：

示例：

#include <stdio.h>
int main() {
    long long my_num;
    unsigned long long my_unum;
    printf("Enter a signed long long number: ");
    scanf("%lld", &my_num);
    printf("Enter an unsigned long long number: ");
    scanf("%llu", &my_unum);
    printf("You entered signed: %lld\n", my_num);
    printf("You entered unsigned: %llu\n", my_unum);
    return 0;
}

一个常见的陷阱：整数溢出

long long 的范围很大，但不是无限的，当你计算的结果超出了它的表示范围时，就会发生整数溢出，这会导致结果“回绕”，得到一个无意义的值，并且不会产生任何警告。

示例：

#include <stdio.h>
int main() {
    unsigned long long max_ull = 18446744073709551615ULL;
    printf("Max ULL: %llu\n", max_ull);
    // 加 1，会发生溢出
    max_ull = max_ull + 1;
    printf("After adding 1: %llu (it wrapped around to 0!)\n", max_ull);
    signed long long max_sll = 9223372036854775807LL;
    printf("Max SLL: %lld\n", max_sll);
    // 加 1，会发生溢出
    max_sll = max_sll + 1;
    printf("After adding 1: %lld (it wrapped around to the most negative value!)\n", max_sll);
    return 0;
}

输出：

Max ULL: 18446744073709551615
After adding 1: 0 (it wrapped around to 0!)
Max SLL: 9223372036854775807
After adding 1: -9223372036854775808 (it wrapped around to the most negative value!)

重要提示：整数溢出是 C 语言中一个常见的 Bug 来源，在进行大数运算时，务必小心检查是否可能发生溢出。

• 用途：当你需要处理可能超出 int 或 long 范围的大整数时，使用 long long。
• 大小：通常是 8 字节（64位），范围是 -2⁶³ 到 2⁶³-1。
• 别名：long long 和 long long int 是一样的。
• 字面量：使用 LL 或 ULL 后缀来声明 long long 类型的常量。
• I/O：printf/scanf 使用 %lld 和 %llu。
• 风险：注意整数溢出问题，计算前要考虑结果的值是否会超出类型范围。

在 C++ 中，long long 同样被支持，并且推荐使用 <cstdint> 头文件中的 int64_t 和 uint64_t 等精确宽度整数类型，它们能更明确地保证类型的大小，但在纯 C 语言环境中，long long 是处理大整数最常用和最标准的方式。