uint64_t的最大值的宏常量

Question

我正在寻找一个宏来代表uint64_t的最大值，就像UINT_MAX是代表unsigned int的最大值一样。 也就是说，我需要保证这个值为(1<<64)-1。

我尝试使用UINT64_MAX，但在使用g++编译时会出现错误：

'UINT64_MAX' was not declared in this scope

值得一提的是，在使用 UINT64_MAX 之前，我的代码中有这行 #define __STDC_LIMIT_MACROS。

令我惊讶的是，在网上没有找到有用的信息。

- Subway

---

我不知道#define __STDC_LIMIT_MACROS是什么，但你可能想在包含头文件之前定义它，而不是在使用UINTwhatever之前。 - Luchian Grigore

为什么要在C++中使用宏？std::numeric_limits<uint64_t>::max()不行吗？ - Igor R.

@IgorR。我也是这么想的，但实现并没有硬性要求为这些类型提供numeric_limits特化，尽管很有可能会有一个。不过，如果没有constexpr，max()的用处就较小了。 - pmr

@IgorR，std::numeric_limits<uint64_t>::max()解决了问题。谢谢。如果你愿意，你可以把它作为答案。 - Subway

总是有 #ifndef UINT64_MAX #define UINT64_MAX 18446744073709551615 ，附带相应的后缀（如果不支持 ull，则可能是 ui64）。 - M.M

Answer 1

使用cstdint头文件可能会面临一些挑战(它在一些MSVC实现中缺失)。与此同时，如果不使用constexpr，numeric_limits::max()很难使用，并且其实并不需要使用uint64_t。如果您不太关心这些问题，std::numeric_limits<uint64_t>::max()很可能就能解决问题。

Boost.Integer具有cstdint的实现，并带有一个额外的特性类来获取常量最大值。符合规范的cstdint应该还提供宏UINT64_MAX，但是我不确定boost是否提供。

- pmr

---

我推荐使用Boost Integer库。我相信它是一个头文件库，可以在大多数编译器上的任何地方使用。 - user1356386

感谢您提供详细的答案。只是好奇为什么没有一个宏来代替函数调用，比如UINT_MAX？ - Subway

@Subway 在C++11中没有使用numeric_limits进行函数调用，因为max是constexpr。 - pmr

我该如何在不使用Boost的情况下完成它。 - Master Yoda

如果你有C++11，可以尝试使用 numeric_limits。 - pmr

Answer 2

包含头文件<limits>并调用std::numeric_limits<uint64_t>::max()可以解决这个问题，但以下是使用类型转换的最简单实现方式，以防你忘记了std::numeric_limits<uint64_t>::max()的拼写。（健忘症实际上可能发生在你们所有人身上！...在过去或将来的某个时刻...）

• 注意：这种方法的可用性取决于你的语言版本如何处理负值。"二进制补码"是2023年左右的问题...但如果你还没有尝试过，你必须试一试。

它写道：

uint64_t(-1)  // functional notation

或者

(uint64_t)-1   // c-like cast notation

例如，您可以像这样打印其最大值的确切值：

#include <iostream>
int main() {
    std::cout << "max value = " << uint64_t(-1);
}

输出的结果是：

max value = 18446744073709551615

看这里！

==== 以下有更多阅读内容 ====

事实上，许多编译器头文件使用这种类型转换作为那些预定义的“limits”宏的值。例如，在我的macOS开发环境中，使用XCode和g++，我的C++头文件limits.h中说，在template <class _Type, bool = is_arithmetic<_Type>::value> class __libcpp_numeric_limits内：

static constexpr const bool is_signed = _Type(-1) < _Type(0);

这是一种聪明的检查有符号和无符号类型的方法。然后，

static constexpr const _Type __min = __libcpp_compute_min<_Type, digits, is_signed>::value;
static constexpr const _Type __max = is_signed ? _Type(_Type(~0) ^ __min) : _Type(~0);

最小值使用了一个涉及特殊模板的计算方法，而最大值则使用了is_signed结果。最小值的模板如下：

template <class _Type, int __digits, bool _IsSigned>
struct __libcpp_compute_min {
    static constexpr const _Type value = _Type(_Type(1) << __digits);
};

这个表达与你问题中的表达式 (1<<64)-1 相似，只是没有了 -1 部分。

试试在你自己的电脑上检查限制头文件，看看它说了什么！

- Steven H

---

你可能想提到这取决于C++23，这是第一个要求有符号整数使用二进制补码表示的C++版本。 - undefined

根据你的评论，@TobySpeight，我已经插入了一条注释。谢谢！ - undefined