C++标准整型无法处理100位大数,需自定义大数类;推荐用vector存低位在前的十进制数码,符号单独用bool管理;加减法通过同号相加、异号转减并比较绝对值大小来统一处理,确保边界安全。

标准 int、long long 在 C++ 中撑不住 100 位整数的加减乘除——必须自己写大数类。这不是“能不能做”的问题,是“怎么让运算符重载不崩、不慢、不出错”的问题。
大数怎么存?字符串还是 vector?
用 std::string 存数字字符(如 "12345")最直观,但每次运算都要 char - '0' 转换,进位逻辑易错;更推荐 std::vector 存低位在前的十进制数码(如 {5,4,3,2,1} 表示 12345),方便逐位计算和自动扩容。
- 避免用
vector:类型窄,容易溢出,算术转换麻烦 - 不要存为正负号 + 绝对值两段:符号参与运算时逻辑分支爆炸(比如减法变加法再判符号)
- 统一用「补码思维」以外的纯正整数表示,符号单独用
bool sign管理,加减法逻辑更干净
operator+ 和 operator- 怎么写才不出错?
核心是模拟手算:从低位开始,带进位/借位循环,最后去掉前导零。关键不是“能加”,而是“边界全控住”——比如两数异号时,a + b 实际要调 abs(a) - abs(b) 或反过来,且结果符号取决于绝对值大小。
BigNum BigNum::operator+(const BigNum& other) const {
if (sign == other.sign) {
// 同号:直接加绝对值,符号不变
BigNum res = add_abs(*this, other);
res.sign = sign;
return res;
} else {
// 异号:转为减法,符号由绝对值大的一方决定
if (abs_cmp(*this, other) >= 0) {
BigNum res = sub_abs(*this, other);
res.sign = sign;
return res;
} else {
BigNum res = sub_abs(other, *this);
res.sign = other.sign;
return res;
}
}
}-
add_abs和sub_abs只处理非负数,内部不用管符号,大幅降低出错概率 -
abs_cmp(a, b)返回-1/0/1,比写a.abs() 避免临时对象和重复计算 - 千万记得在
sub_abs结果中清零前导0,否则"1000 - 999"可能返回{0,0,0,1}→ 输出"1000"
operator* 为什么不能简单套三层 for?
朴素 O(n²) 乘法对 10⁴ 位数已明显卡顿(1e8 次操作)。但除非真要跑 10⁵ 位,否则先别急着上 FFT——99% 的作业/竞赛场景下,优化点其实在细节:
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- 提前判断是否有零:只要一个数是
"0",直接返回BigNum(0) - 交换乘数顺序:让较短的数当内层循环,减少总迭代次数
- 用
reserve()预分配结果空间(a.size() + b.size()足够) - 进位不要每步都模 10:累积到 int 不溢出再统一处理(例如用
long long累加单个位置的贡献)
错误示范:for (int i...) for (int j...) res[i+j] += a[i]*b[j]; res[i+j] %= 10; —— 这里 a[i]*b[j] 可能达 81,1000 位相乘时某位置累加超千次,int 直接溢出。
输入输出和隐式转换最容易漏掉什么?
很多人写了加减乘,一跑样例就崩溃,八成栽在这三处:
- 构造函数接受
const char*时没处理空指针或空串:BigNum("")应等价于BigNum(0) operator 忘了输出负号:sign为true(表示负)时,开头不打'-'- 允许
int隐式构造(如BigNum a = 123;),但没加explicit,导致func(BigNum)被意外传入int,隐藏性能开销
建议构造函数这样写:BigNum(long long n = 0) 处理小整数;BigNum(const std::string& s) 处理字符串;
其余全部 explicit,杜绝意外类型转换。
真正难的不是写出能跑的版本,是让 BigNum("999999999999999999999999999999") * BigNum("999999999999999999999999999999") 既不错位、也不爆内存、还不会在第 1000 次调用后突然少一位——所有坑都在符号、前导零、进位累积和隐式转换里,不在算法本身。










