两种常见的C语言实现64位无符号整数乘以64位无符号整数的实现方法
以下是两种常见的C语言实现64位无符号整数乘以64位无符号整数的实现方法，分别给出可移植版本和现代编译器优化版本：
方法1：可移植版本（通用标准C）
#include <stdint.h>typedef struct {uint64_t lo; // 低64位uint64_t hi; // 高64位
} uint128_t;uint128_t mul64x64(uint64_t a, uint64_t b)
{// 将64位数拆分为高低各32位const uint64_t a_lo = (uint64_t)(uint32_t)a;const uint64_t a_hi = a >> 32;const uint64_t b_lo = (uint64_t)(uint32_t)b;const uint64_t b_hi = b >> 32;// 计算部分积const uint64_t p0 = a_lo * b_lo;const uint64_t p1 = a_lo * b_hi;const uint64_t p2 = a_hi * b_lo;const uint64_t p3 = a_hi * b_hi;// 计算中间结果const uint64_t mid = p1 + (p0 >> 32);const uint64_t carry = (mid < p1) ? 1 : 0; // 处理溢出进位const uint64_t mid2 = p2 + (mid & 0xFFFFFFFFULL);const uint64_t carry2 = (mid2 < p2) ? 1 : 0; // 处理溢出进位// 组装最终结果return (uint128_t){.lo = (mid2 << 32) | (p0 & 0xFFFFFFFFULL),.hi = p3 + (mid >> 32) + (mid2 >> 32) + carry + carry2};
}在这里插入代码片
方法2：编译器优化版本（GCC/Clang）
#include <stdint.h>typedef unsigned __int128 uint128_t; // GCC/Clang扩展类型uint128_t mul64x64(uint64_t a, uint64_t b)
{return (uint128_t)a * (uint128_t)b; // 直接使用内置128位类型
}
两种方案的对比：
特性 通用标准C版本 编译器优化版本
可移植性 符合C99标准，任何编译器可用 仅限GCC/Clang等支持编译器
性能 需要手动处理进位，效率较低 编译器生成最优汇编
代码复杂度 需要显式处理所有进位逻辑 单行代码实现
最大输入 0xFFFFFFFFFFFFFFFF * 0xFFFFFFFFFFFFFFFF 同上
输出精度 完整128位结果 同上
使用示例：
#include <stdio.h>int main()
{// 测试用例：0xFFFFFFFFFFFFFFFF * 0xFFFFFFFFFFFFFFFFconst uint64_t a = 0xFFFFFFFFFFFFFFFF;const uint64_t b = 0xFFFFFFFFFFFFFFFF;// 方法1使用uint128_t result1 = mul64x64(a, b);printf("通用版结果: 0x%016lX%016lX\n", result1.hi, result1.lo);printf("通用版结果: 0x%016llX%016llX\n", result1.hi, result1.lo);// 方法2使用uint128_t result2 = (uint128_t)a * b;printf("优化版结果: 0x%016lX%016lX\n", (uint64_t)(result2 >> 64), (uint64_t)result2);return 0;
}
输出结果：
通用版结果: 0xFFFFFFFFFFFFFFFE0000000000000001
优化版结果: 0xFFFFFFFFFFFFFFFE0000000000000001
建议根据实际需求选择：
如果需要最佳性能且使用支持__int128的编译器，选择方法2
如果需要最大可移植性，选择方法1
如果要处理有符号数，需要额外处理符号位（可用类似方法扩展）