C++ 如何在数学软件中抽象出整数类型

我正在设计一个数学软件，其算法适用于一般整数类型，如机器整数或GMP整数。对于性能，人们通常希望使用机器INT，但如果出现溢出，则可能希望尝试切换到GMP；理想情况下是在运行时。到目前为止，整个程序都是作为整数类型上的模板编写的。随着图书馆的发展，痛苦也在增加：

• 编译时间和内存消耗正在失控
• 编译时的错误消息不太有用
• 调试更痛苦
• 整个代码都在头文件中

我可以想出下面的解决办法。重构代码以依赖于通过编译时宏定义类型的固定类型。然后制作库的多个副本，每个整数类型一个副本，并在可执行文件中将它们链接在一起。缺点似乎是我需要一个库本身的接口

简短的问题是：对于几乎整个程序都依赖于某个类型的情况，设计模式是什么

精心设计，以尽可能快的速度处理小操作数和大操作数

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换句话说，如果您使用GMP库，那么这将为您解决这些困难，并为您节省大量精力

在我自己的数学软件中，默认情况下我使用GMP，但如果它不可用，我想提供一个后备方案。我也不喜欢巨大的gmpxx头文件，这会减慢我速度较慢的机器上的编译速度

因此，我基本上在一个未定义的整数上编写了一个包装器类（pimpl使用

std:：aligned_storage

）。可以在编译期间选择后端

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这消除了模板，给了我足够的灵活性。

不要过早地优化（Knuth）-GMP（GNU多精度算术库）非常擅长处理小的

int

s，以提高性能，并在需要时扩展到更大的。不要试图重新创造它！好吧，这不是一个不同的复杂度类，但我测量的是，当使用gmp整数而不是整数时，在同一个问题上运行的时间要长3-4倍。@Thomas，当使用标准整数时，代码做的对吗？如果“标准”代码只是一直溢出，而GMP代码必须扩展数字的内部表示以保持结果正确，这将解释差异。没有溢出。在机器整数足够的情况下，gmp使我们的速度降低了3-4倍。如果我理解正确，这基本上就是我在问题中提到的解决方案？你能详细介绍一下你的实现吗？我只需要做一堆“typedef something IntegerType”，其中一个在编译时被激活，然后在整个过程中使用IntegerType。为什么我需要pimpl或对齐的存储？