Python如何管理int和long类型？

Question

有人知道Python是如何在内部处理int和long类型的吗？

• 它会动态地选择正确的类型吗？
• int类型的限制是什么？
• 我正在使用Python 2.6，这与之前的版本不同吗？

我该如何理解下面的代码？

>>> print type(65535)
<type 'int'>
>>> print type(65536*65536)
<type 'long'>

更新：

>>> print type(0x7fffffff)
<type 'int'>
>>> print type(0x80000000)
<type 'long'>

- luc

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它们不是在CPython中底层动态映射到stdc类型吗？ - Aiden Bell

是的，我认为他们是这样做的。我还怀疑所有东西都分配在堆上，所以当一个数字需要更高的精度时，他们只需使用realloc重新分配即可。但我不太确定，所以我会把答案留给其他人。 - zneak

您也可以使用 var = 666L 强制 Python 使用长变量。 - qba

@Ignacio：错误的，CPython中的整数int是C语言中的long类型（默认为带符号的）...请参见 <CPython 2.X source>/Include/intobject.h：typedef struct { PyObject_HEAD long ob_ival; } PyIntObject;无论如何，在Python 2.x中，int类型允许负数；C语言中的unsigned类型无法处理负数。 - John Machin

PEP 237讨论了Python在底层是如何使所有这些看起来毫不费力的。 - Carel

Answer 1

int和long在几个版本之前被"统一"。在此之前，通过数学运算可能会导致int溢出。

3.x进一步发展，完全消除了long，只有int。

• Python 2：sys.maxint包含Python int可容纳的最大值。
  • 在64位Python 2.7上，大小为24字节。使用sys.getsizeof()进行检查。
• Python 3：sys.maxsize包含Python int可以是的最大字节数。
  • 这将是32位中的千兆字节，64位中的 exabytes。
  • 这样一个大的int将具有类似于8的幂次方sys.maxsize的值。

- Ignacio Vazquez-Abrams

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Python3把这种类型称为'int'，尽管它的行为更像2.x中的'long'。 - Roger Pate

Ted评论：如下所述，请注意将大于maxint的内容强制转换为int仍将导致long类型。

type(int(sys.maxint+1)) <type 'long'>

- StuartLC

在Python3中，它是sys.maxsize。 - pylover

sys.maxsize与整数无关。Python 3的sys.maxint已被移除，因为整数没有最大限制（Python 3的int与Python 2的long相同）。 - asmeurer

我有点困惑。在我的64位Windows系统上，sys.maxint的值为2^31 -1。 - Christofer Ohlsson

Answer 2

这个PEP应该会有所帮助。

最重要的是，在Python版本大于2.4的情况下，你真的不需要担心它。

- mluebke

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如果你需要在C语言中使用long这种数据类型，并调用一个int函数，那么你就必须要担心它是否能够适应int类型（即长整型能否转换为整型）。即使进行强制类型转换也无济于事。我最近就遇到了这样的问题。 - Macke

@Macke：这个评论救了我，我以为int会奏效，一直想知道为什么还是会出现Jython异常。 - ted

@Macke 绝对正确。在我目前工作的公司中，我们有一个用Python编写的模拟器，通过Tkinter条目接收用户输入，并通过TCP/IP将转换后的值发送到一个模拟嵌入式系统的客户端（用C/C++编写）。想象一下当您在基于Python的条目中插入100000000000000000000000时会发生什么... :P - rbaleksandar

Answer 3

在Python 2中，类型将根据值的大小自动设置。下面可以找到最大值的指南。

默认Int在Python 2中的最大值为65535，超过这个值将是一个长整型。

例如:

>> print type(65535)
<type 'int'>
>>> print type(65536*65536)
<type 'long'>

在Python 3中，long数据类型已被移除，所有整数值都由Int类处理。 Int的默认大小取决于您的CPU架构。

例如：

- 在32位系统中，默认整数类型为'Int32' - 在64位系统中，默认整数类型为'Int64'

每种类型的最小/最大值如下：

- Int8：[-128,127] - Int16：[-32768,32767] - Int32：[-2147483648,2147483647] - Int64：[-9223372036854775808,9223372036854775807] - Int128：[-170141183460469231731687303715884105728,170141183460469231731687303715884105727] - UInt8：[0,255] - UInt16：[0,65535] - UInt32：[0,4294967295] - UInt64：[0,18446744073709551615] - UInt128：[0,340282366920938463463374607431768211455]

如果Int的大小超过上述限制，Python将自动更改其类型并分配更多内存以处理此增加的最小/最大值。在Python 2中，它会转换为“长”（long），但现在只会转换为下一个Int大小。

例如：如果您正在使用32位操作系统，则默认情况下Int的最大值为2147483647。如果分配了2147483648或更多的值，则类型将更改为Int64。

有不同的方法来检查int的大小和内存分配。

注意：在Python 3中，使用内置的type()方法将始终返回，无论您使用什么大小的Int。

- James Lane

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这是最详细的答案，但我不确定它对于Python 3来说是否足够详细（而Python 2的信息可以直接删除）。那么任意长度的长整型呢？使用C风格的类型直接编写代码，例如移植C代码或进行低级编程怎么办？ - Aleksandr Dubinsky

Python 2中默认int的最大值在我的典型64位安装中不是65535（而且Python 2的行为仍然对我们中的一些人很有兴趣）： mad@shuttle:~$ python --version; python -c 'print(type(0x7FFFffffFFFFffff))' Python 2.7.16 <type 'int'> mad@shuttle:~$ - Martin Dorey

如果Int64是默认值，那么Int8/Int16/Int32将永远不会被使用，因为Int64已经比它们大了，当内部使用Int8/Int16/Int32时呢？ - harry

Answer 4

在我的机器上：

>>> print type(1<<30)
<type 'int'>
>>> print type(1<<31)
<type 'long'>
>>> print type(0x7FFFFFFF)
<type 'int'>
>>> print type(0x7FFFFFFF+1)
<type 'long'>

Python使用int（32位有符号整数，我不知道它们在底层是否为C ints）来表示适合32位的值，但对于超出此范围的任何值，自动切换到longs（任意大的位数 - 即bignums）。我猜这样可以加快小值的运算速度，并避免任何溢出，并且转换到bignums是无缝的。

- MAK

Answer 5

有趣。在我的64位（i7 Ubuntu）机器上：

>>> print type(0x7FFFFFFF)
<type 'int'>
>>> print type(0x7FFFFFFF+1)
<type 'int'>

如果在更大的机器上，将会使用64位整数。

- Gringo Suave

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Python使用机器可用的更大整数类型。 因此，在32位机器上，int将具有32位大小，而在64位机器上，它将具有64位大小。 但是，可能存在定义64位整数的32位架构，在这种情况下，Python将使用64位整数。 - Bakuriu

Answer 6

Python 2.7.9自动提升数字。对于不确定是使用int()还是long()的情况。

>>> a = int("123")
>>> type(a)
<type 'int'>
>>> a = int("111111111111111111111111111111111111111111111111111")
>>> type(a)
<type 'long'>

- nvd

Answer 7

从Python 3.x开始，统一的整数库比旧版本更加智能。在我的（i7 Ubuntu）计算机上，我得到了以下结果：

>>> type(math.factorial(30))
<class 'int'>

有关实现细节，请参考Include/longintrepr.h, Objects/longobject.c和Modules/mathmodule.c文件。最后一个文件是动态模块（编译为so文件）。代码有良好的注释，易于理解。

- Venki

Answer 8

它管理它们，因为int和long是兄弟类定义。它们具有适当的方法来执行+、-、*、/等操作，这些操作将产生适当类的结果。

例如：

>>> a=1<<30
>>> type(a)
<type 'int'>
>>> b=a*2
>>> type(b)
<type 'long'>

在这种情况下，类int具有一个__mul__方法（实现*），当需要时创建一个long结果。

- S.Lott

Answer 9

继续回答这里提出的所有答案，特别是 @James Lanes 提供的

整数类型的大小可以用以下公式表示：

总范围 = (2 ^ 位制) 下限 = -(2 ^ 位制)*0.5 上限 = ((2 ^ 位制)*0.5) - 1

- Nader Belal