Question

我遇到了问题。我正在开发一个只支持32位操作的硬件。

sizeof(int64_t) is 4. Sizeof(int) is 4.

我正在移植一个假定int64_t大小为8字节的应用程序。问题是它有这个宏 BIG_MULL（a，b）（（int64_t）（a）*（int64_t）（b）＆gt;＆gt; 23）

结果始终是32位整数但由于我的系统不支持64位操作，它总是返回操作的LSB，舍入所有结果使我的系统崩溃。

有人能帮助我吗？

此致维卡斯古普塔

Answer 1

您无法在32位整数中可靠地存储64位数据。您必须重新设计软件以使用32位整数作为可用的最大大小，或者为64位整数提供64位存储的方法。两者都不简单 - 要礼貌。

一种可能性 - 不是一种简单的方法 - 是创建一个结构：

typedef struct { uint32_t msw; uint32_t lsw; } INT64_t;

然后，您可以将数据存储在两个32位整数中，并对结构的组件进行算术运算。当然，通常，32位乘32位乘法产生64位答案;要完全乘法而不溢出，可能会强制存储4个16位无符号数（因为16位数可以乘以32位结果而不会溢出）。你将使用函数来完成繁重的工作 - 所以宏变成了对函数的调用，该函数接受INT64_t结构的两个（指向？）并返回一个。

它不会像以前那么快......但如果他们在任何地方使用宏，它就有可能工作。

Answer 2

我假设您尝试乘以的数字是32位整数。您只想生成可能大于32位的产品。然后，您希望从产品中删除一些已知数量的最低有效位。

首先，这会将两个整数相乘并溢出。

#define WORD_MASK ((1<<16) - 1)
#define LOW_WORD(x)  (x & WORD_MASK) 
#define HIGH_WORD(x) ((x & (WORD_MASK<<16)) >> 16)
#define BIG_MULL(a, b) \
    ((LOW_WORD(a)  * LOW_WORD(b))  <<  0) + \
    ((LOW_WORD(a)  * HIGH_WORD(b)) << 16) + \
    ((HIGH_WORD(a) * LOW_WORD(b))  << 16) + \
    ((HIGH_WORD(a) * HIGH_WORD(b)) << 32)

如果你想从中删除23个最低有效位，你可以这样调整它。

#define WORD_MASK ((1<<16) - 1)
#define LOW_WORD(x)  (x & WORD_MASK) 
#define HIGH_WORD(x) ((x & (WORD_MASK<<16)) >> 16)
#define BIG_MULL(a, b) \
    ((LOW_WORD(a)  * HIGH_WORD(b)) >> 7) + \
    ((HIGH_WORD(a) * LOW_WORD(b))  >> 7) + \
    ((HIGH_WORD(a) * HIGH_WORD(b)) << 9)

请注意，如果乘法的实际乘积大于41（= 64-23）位，这仍然会溢出。

更新

我已调整代码以处理有符号整数。

#define LOW_WORD(x)  (((x) << 16) >> 16) 
#define HIGH_WORD(x) ((x) >> 16)
#define ABS(x) (((x) >= 0) ? (x) : -(x))
#define SIGN(x) (((x) >= 0) ? 1 : -1)
#define UNSIGNED_BIG_MULT(a, b) \
    (((LOW_WORD((a))  * HIGH_WORD((b))) >> 7) + \
     ((HIGH_WORD((a)) * LOW_WORD((b)))  >> 7) + \
     ((HIGH_WORD((a)) * HIGH_WORD((b))) << 9))
#define BIG_MULT(a, b) \
    (UNSIGNED_BIG_MULT(ABS((a)), ABS((b))) * \
     SIGN((a)) * \
     SIGN((b)))

Answer 3

如果您将宏更改为

#define  BIG_MULL(a,b) ( (int64_t)(a) * (int64_t)(b))

因为它看起来像是为你定义了int64_t它应该工作

Answer 4

虽然sizeof(int64_t) == 4提出了其他问题，但这是错误的：

#define BIG_MULL(a,b) ( (int64_t)(a) * (int64_t)(b) >> 23)

标准要求intN_t类型的值为N = 8,16,32和64 ... 如果平台支持它们。

您应该使用的类型是intmax_t，它被定义为平台支持的最大整数类型。如果您的平台没有64位整数，则代码不会因intmax_t而中断。

Answer 5

您可能希望查看一个bignum库，例如GNU GMP。在某种意义上，bignum库是过度的，因为它们通常支持任意大小的数字，而不仅仅是增加固定大小的数字。但是，由于它已经完成，它的功能超出了你想要的事实可能不是问题。

另一种方法是将一些32位整数打包到类似于Microsoft的LARGE_INTEGER的结构中：

typedef union _LARGE_INTEGER {
    struct {
        DWORD LowPart;
        LONG HighPart;
    };
    struct {
        DWORD LowPart;
        LONG HighPart;
    } u;
    LONGLONG QuadPart;
} LARGE_INTEGER;

创建接受此类型参数的函数，并在此类型的结构中返回结果。您还可以将这些操作包装在C ++类中，该类允许您定义运算符重载，使表达式看起来更自然。但我会查看已经制作的库（如GMP），看看它们是否可以使用 - 它可以为您节省大量的工作。

我只是希望你不需要在直接C中使用这样的结构实现除法 - 这很痛苦并且运行缓慢。

使用C在定点运算中使用32位数据进行64位操作

5 个答案: