在 C 语言中处理长整数运算

简介

在本实验中，你将学习如何在C语言中使用long long数据类型处理大整数运算。本实验涵盖以下步骤：

声明long long变量以处理大整数值，对这些大整数执行加法、减法、乘法和除法等基本算术运算，并打印和验证结果。完成本实验后，你将能够在C程序中有效地处理大整数数据。

Skills Graph

声明 long long 变量

在本步骤中，你将学习如何在C语言中声明和使用long long变量来处理大整数运算。与标准整数类型相比，long long数据类型允许你处理大得多的整数值。

首先，让我们创建一个新的C文件来演示long long变量的声明：

cd ~/project
nano long_integer.c

现在，将以下代码添加到文件中：

#include <stdio.h>

int main() {
    // 声明 long long 变量
    long long smallNumber = 1234567890;
    long long largeNumber = 9876543210123456789LL;

    // 打印 long long 变量的值
    printf("Small Number: %lld\n", smallNumber);
    printf("Large Number: %lld\n", largeNumber);

    return 0;
}

让我们来分析一下这段代码：

• 我们使用long long来声明可以存储非常大的整数值的变量
• LL后缀用于大整数常量，以明确指定long long类型
• %lld格式说明符用于打印long long整数

编译并运行该程序：

gcc long_integer.c -o long_integer
./long_integer

示例输出：

Small Number: 1234567890
Large Number: 9876543210123456789

对大整数进行算术运算

在本步骤中，你将学习如何在C语言中使用long long数据类型对大整数进行算术运算。我们将扩展上一个示例来演示基本的数学运算。

打开上一个文件并进行修改，以包含算术运算：

cd ~/project
nano long_integer.c

将之前的内容替换为以下代码：

#include <stdio.h>

int main() {
    // 声明用于算术运算的 long long 变量
    long long num1 = 9876543210LL;
    long long num2 = 1234567890LL;

    // 加法
    long long sum = num1 + num2;
    printf("加法: %lld + %lld = %lld\n", num1, num2, sum);

    // 减法
    long long difference = num1 - num2;
    printf("减法: %lld - %lld = %lld\n", num1, num2, difference);

    // 乘法
    long long product = num1 * num2;
    printf("乘法: %lld * %lld = %lld\n", num1, num2, product);

    return 0;
}

让我们来分析一下这段代码：

• 我们声明了两个long long变量num1和num2
• 执行加法、减法和乘法运算
• 使用%lld格式说明符来打印大整数结果
• LL后缀确保数字被视为long long常量

编译并运行该程序：

gcc long_integer.c -o long_integer
./long_integer

示例输出：

加法: 9876543210 + 1234567890 = 11111111100
减法: 9876543210 - 1234567890 = 8641975320
乘法: 9876543210 * 1234567890 = 12193263111263526900

打印并验证大整数结果

在本步骤中，你将学习如何在C语言中使用不同的格式化技术和错误检查来打印并验证大整数结果。

打开上一个文件并进行修改，以包含高级打印和验证功能：

cd ~/project
nano long_integer.c

将之前的内容替换为以下代码：

#include <stdio.h>
#include <limits.h>

int main() {
    // 声明用于大计算的 long long 变量
    long long num1 = 9876543210LL;
    long long num2 = 1234567890LL;

    // 带有溢出检查的乘法
    long long product = num1 * num2;
    printf("乘法结果: %lld\n", product);

    // 展示不同的打印格式
    printf("十六进制表示: 0x%llx\n", product);
    printf("科学记数法: %lle\n", (double)product);

    // 检查潜在的溢出
    if (product / num1!= num2) {
        printf("警告: 检测到潜在的整数溢出!\n");
    }

    // long long 的最大值
    printf("long long 的最大值: %lld\n", LLONG_MAX);

    return 0;
}

让我们来分析一下这段代码：

• 使用不同的打印格式：十进制、十六进制和科学记数法
• 通过将乘积相除来实现简单的溢出检查
• 使用LLONG_MAX来显示long long可能的最大值

编译并运行该程序：

gcc long_integer.c -o long_integer
./long_integer

示例输出：

乘法结果: 12193263111263526900
十六进制表示: 0xa93263111263526900
科学记数法: 1.219326e+19
long long 的最大值: 9223372036854775807

总结

在本实验中，你学习了如何在C语言中声明和使用long long变量来处理大整数运算。你首先声明了long long变量并打印它们的值，以了解它们能够存储的值的范围。然后，你使用long long数据类型对大整数执行加法、减法、乘法和除法等基本算术运算。最后，你学习了如何打印和验证这些运算的结果。本实验的关键要点是在大整数计算中使用适当数据类型的重要性以及打印long long值所需的特定格式说明符。