在 C++ Primer 当中提到的 64 位的 int 只有long long
,但是在实际各种各样的 C++编译器当中,64 位的 int 一直有两种标准。一种是long long
,还有一种是__int64
,非主流的 VC 甚至还支持_int64
。
对于一般的 C++开发者来说,其实这个问题不那么要紧,因为在实际开发当中,绝大多数情况使用 32 位的 int 就足够应付了。很少会出现超过 int 范围的情况,但是对于算法玩家来说,这是一个必须考量的问题。因为很多题目会故意把范围弄得很大,考察选手对于数据范围的敏感。
关于long long
和__int64
,我们有非常多的问题要讨论,我们一个一个来说。
首先是聊聊这个问题的背景,为什么会有两种标准呢?这并不是 C++的标准不严谨,或者是各大编译器乱来,背后是有一个历史遗留问题的。
long long
最早是 C99 标准引进的,然而 VC6.0 推出于 1998 年,在 C99 标准之前。所以当时微软就自己搞出来一个变量叫做__int64
来表示 64 位整数。很多同学使用的第一个 C++的编译器就是 VC6.0,所以记得在 VC6.0 当中要使用__int64
而非long long
。
既然 VC6.0 搞出了__int64
,那么微软后续的 C++版本显然就必须要兼容它。所以在 win 系统当中,这个__int64
的变量类型就一直沿用了下来。当然,由于 C++标准的更新,当然最新的 visual studio 已经支持 long long 了。
GCC 并不是基于 windows 系统的,自然支持long long
。win 平台下的一些其他 IDE 如 dev C++,CodeBlocks 等也支持long long
,因为它们为了和微软的系统兼容,所以也支持__int64
。所以一个比较简单的区分方法是,判断编译器运行的操作系统是否是 windows,如果是 windows 使用__int64
,否则使用long long
。
这个问题对于 C++开发工程师来说同样不是个问题,没有任何选择的必要,无脑用 cin、cout 就完事了。但对于算法竞赛玩家来说,这依然是一个要考虑的问题。
因为在算法竞赛当中,尤其是当数据量很大的时候,读入和输出占据的时间是非常可观的。看起来只是cin
cout
和scanf
和printf
的差别,但是两者的性能差异非常大。
我曾经做过实验,同样的数据,使用scanf
和printf
的效率大约是cin
、cout
的十倍以上。在小数据量的时候当然没有差别,但数据量很大的时候影响非常大。很有可能导致同样的题目,同样的算法,别人通过了,但是我们却超时了的情况。
关于性能差异的原因,主要有两种解释。一种解释是说 cin 为了与 scanf 混用,而不用担心指针混乱,加上了绑定,总是会与 stdin 保持同步。正是这一步操作消耗了大量的时间。同理,cout 也会有类似的问题。第二种解释是 cout 在输出之前会把要输出的内容先存入缓存区,中间多了一个步骤,也会带来性能的降低。
关于 cin 与 stdin 同步带来的开销,我们是有办法解决的,只需要在加上这一行代码:
std::ios::sync_with_stdio(false);
这行代码的意思是取消cin
、cout
与stdin
、stdout
的指针同步,会使得 cin、cout 的性能大大提升,达到和scanf
、printf
相差无几的程度。当然,更好的方法是使用scanf
、printf
代替。
而要使用scanf
和printf
又有一个问题,它们是 C 语言的标准输入输出方式,需要提供标识符来代表变量的类型,那么问题来了long long
和__int64
的标识符是什么呢?
这个其实一查就知道了,long long
的标识符是 lld,所以我们使用 scanf 读入一个long long
类型的数写成:
long long a;
scanf("%lld", &a);
__int64
的标识符是I64d
,注意这里是大写的 i,不是 l。
__int64 a;
scanf("%I64d", &a);
但是这里面有一个很大的坑点,前面说了,目前在 windows 平台的编译器已经兼容了long long
类型。但是即便如此,在 2013 之前的版本当中,我们输出的时候还是要使用%I64d
,这是因为微软提供的 msvcrt.dll 库只支持%I64d
的方式。相当于从底层上断绝了使用%lld
输出的可能。2013 之后的版本里,微软修复了这个问题,添加了对%lld
的支持。
所以比较简单的区分方法就是看操作系统,如果是 windows 系统,那么一律使用__int64
准没错。如果是 linux 或者是 Mac 系统,那么统一使用long long
。
我在网上找到了大神做的总结表,也可以直接参考下表:
变量定义 | 输出方式 | gcc(mingw32) | g++(mingw32) | gcc(linux i386) | g++(linux i386) | MicrosoftVisual C++ 6.0 |
---|---|---|---|---|---|---|
long long | “%lld” | 错误 | 错误 | 正确 | 正确 | 无法编译 |
long long | “%I64d” | 正确 | 正确 | 错误 | 错误 | 无法编译 |
__int64 | “lld” | 错误 | 错误 | 无法编译 | 无法编译 | 错误 |
__int64 | “%I64d” | 正确 | 正确 | 无法编译 | 无法编译 | 正确 |
long long | cout | 非 C++ | 正确 | 非 C++ | 正确 | 无法编译 |
__int64 | cout | 非 C++ | 正确 | 非 C++ | 无法编译 | 无法编译 |
long long | printint64() | 正确 | 正确 | 正确 | 正确 | 无法编译 |
参考资料:博客:C/C++的 64 位整型