0

0

C++中std::lcm和std::gcd怎么用_C++17内置数值数学函数用法【数学】

裘德小鎮的故事

裘德小鎮的故事

发布时间:2026-02-08 13:03:09

|

446人浏览过

|

来源于php中文网

原创

std::lcm 和 std::gcd 是 C++17 引入的 中 constexpr 整型函数,要求标准整型、需显式包含头文件,支持零输入但需注意跨标准差异与溢出风险。

c++中std::lcm和std::gcd怎么用_c++17内置数值数学函数用法【数学】

std::lcm 和 std::gcd 是 C++17 引入的 中的函数,必须用整型(且不能是 bool),否则编译失败

这两个函数不接受浮点数、指针或用户自定义类型。传入 floatdoublelong long 以外的非标准整型(如 __int128)会触发 SFINAE 失败或编译错误。常见误用是拿 size_t 直接调用——它在 64 位系统上常为 unsigned long,但若平台 unsigned longunsigned long long 不同宽,可能隐式转换失败。

正确做法是显式转成有符号或无符号的标准整型:

long long a = 12, b = 18;
auto g = std::gcd(a, b); // OK:long long 可行
auto l = std::lcm(a, b); // OK

unsigned x = 15, y = 25; auto g2 = std::gcd(static_cast(x), static_cast(y)); // 更安全

std::lcm(0, n) 和 std::gcd(0, n) 的行为有明确定义,但容易误解

std::gcd(a, 0) 返回 abs(a)(C++17 要求 a ≠ 0,C++20 放宽为允许 a=0,此时返回 0);std::lcm(0, n) 在 C++17 中只要任一参数为 0 就返回 0。这不是 bug,而是按数学定义:LCM 是“最小正公倍数”,但 0 是所有整数的倍数,所以 LCM(0,n)=0 是合理约定。

  • 如果业务逻辑中需要排除 0,必须手动检查:if (a == 0 || b == 0) throw std::invalid_argument("lcm undefined for zero");
  • std::gcd(0, 0) 在 C++17 是未定义行为(UB),C++20 定义为 0 —— 若需跨标准兼容,应避免传入两个零
  • 注意:std::lcm 内部先算 abs(a) / gcd(a,b) * abs(b),所以若乘法溢出(如两个大 int 相乘超过 int 范围),结果未定义。建议用 long long 中间计算

编译器支持和头文件依赖:不加 会报 “not declared in this scope”

即使用了 C++17 模式(如 -std=c++17),漏掉 #include 会导致 std::gcd 找不到。Clang 和 GCC 10+ 支持完整,MSVC 从 19.20(VS 2019)起支持。MinGW-w64 需确认 libstdc++ 版本 ≥ 9.0。

立即学习C++免费学习笔记(深入)”;

常见错误现象:

DeepSider
DeepSider

浏览器AI侧边栏对话插件,集成多个AI大模型

下载
error: 'gcd' is not a member of 'std'
note: suggested alternative: 'std::gcd' // 但实际没包含头文件

解决方法

  • 确保 #include 出现在使用前
  • 检查编译选项是否真启用了 C++17:GCC/Clang 用 -std=c++17,MSVC 用 /std:c++17
  • 不要依赖 间接引入 —— 它们不保证导出 gcd/lcm

性能与可移植性:比手写欧几里得算法慢不了多少,但要注意 constexpr 支持

std::gcdstd::lcm 都是 constexpr 函数(C++17 起),可在编译期求值。例如:

constexpr int g = std::gcd(1071, 462); // 编译期计算,结果为 21

不过,它们内部实现未必是最优汇编(比如未用二进制 GCD),对极端性能敏感场景(如密码学循环),仍建议手写内联版本。但日常用途中,标准库版本足够快,且更可靠。

跨平台陷阱:

  • 某些嵌入式 STL(如 newlib)尚未实现这两个函数,需自行 fallback
  • 若需支持 C++14,可用简单欧几里得实现替代:auto gcd = [](auto a, auto b) { while (b) { a %= b; std::swap(a, b); } return a; };
  • std::lcm 的溢出检测完全由调用者负责 —— 标准库不抛异常也不返回 std::optional,这点和 Python 的 math.lcm 不同

最易被忽略的是溢出和零输入组合:比如 std::lcm(INT_MAX, 2) 在 32 位 int 上必然溢出,而标准库不拦截。这类边界必须靠静态断言或运行时检查兜底。

热门AI工具

更多
DeepSeek
DeepSeek

幻方量化公司旗下的开源大模型平台

豆包大模型
豆包大模型

字节跳动自主研发的一系列大型语言模型

通义千问
通义千问

阿里巴巴推出的全能AI助手

腾讯元宝
腾讯元宝

腾讯混元平台推出的AI助手

文心一言
文心一言

文心一言是百度开发的AI聊天机器人,通过对话可以生成各种形式的内容。

讯飞写作
讯飞写作

基于讯飞星火大模型的AI写作工具,可以快速生成新闻稿件、品宣文案、工作总结、心得体会等各种文文稿

即梦AI
即梦AI

一站式AI创作平台,免费AI图片和视频生成。

ChatGPT
ChatGPT

最最强大的AI聊天机器人程序,ChatGPT不单是聊天机器人,还能进行撰写邮件、视频脚本、文案、翻译、代码等任务。

相关专题

更多
css中float用法
css中float用法

css中float属性允许元素脱离文档流并沿其父元素边缘排列,用于创建并排列、对齐文本图像、浮动菜单边栏和重叠元素。想了解更多float的相关内容,可以阅读本专题下面的文章。

581

2024.04.28

C++中int、float和double的区别
C++中int、float和double的区别

本专题整合了c++中int和double的区别,阅读专题下面的文章了解更多详细内容。

104

2025.10.23

if什么意思
if什么意思

if的意思是“如果”的条件。它是一个用于引导条件语句的关键词,用于根据特定条件的真假情况来执行不同的代码块。本专题提供if什么意思的相关文章,供大家免费阅读。

798

2023.08.22

while的用法
while的用法

while的用法是“while 条件: 代码块”,条件是一个表达式,当条件为真时,执行代码块,然后再次判断条件是否为真,如果为真则继续执行代码块,直到条件为假为止。本专题为大家提供while相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

99

2023.09.25

string转int
string转int

在编程中,我们经常会遇到需要将字符串(str)转换为整数(int)的情况。这可能是因为我们需要对字符串进行数值计算,或者需要将用户输入的字符串转换为整数进行处理。php中文网给大家带来了相关的教程以及文章,欢迎大家前来学习阅读。

626

2023.08.02

int占多少字节
int占多少字节

int占4个字节,意味着一个int变量可以存储范围在-2,147,483,648到2,147,483,647之间的整数值,在某些情况下也可能是2个字节或8个字节,int是一种常用的数据类型,用于表示整数,需要根据具体情况选择合适的数据类型,以确保程序的正确性和性能。本专题为大家提供相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

552

2024.08.29

c++怎么把double转成int
c++怎么把double转成int

本专题整合了 c++ double相关教程,阅读专题下面的文章了解更多详细内容。

173

2025.08.29

C++中int的含义
C++中int的含义

本专题整合了C++中int相关内容,阅读专题下面的文章了解更多详细内容。

205

2025.08.29

Golang处理数据库错误教程合集
Golang处理数据库错误教程合集

本专题整合了Golang数据库错误处理方法、技巧、管理策略相关内容,阅读专题下面的文章了解更多详细内容。

67

2026.02.06

热门下载

更多
网站特效
/
网站源码
/
网站素材
/
前端模板

精品课程

更多
相关推荐
/
热门推荐
/
最新课程
最新Python教程 从入门到精通
最新Python教程 从入门到精通

共4课时 | 22.4万人学习

Django 教程
Django 教程

共28课时 | 4万人学习

SciPy 教程
SciPy 教程

共10课时 | 1.5万人学习

关于我们 免责申明 举报中心 意见反馈 讲师合作 广告合作 最新更新
php中文网:公益在线php培训,帮助PHP学习者快速成长!
关注服务号 技术交流群
PHP中文网订阅号
每天精选资源文章推送

Copyright 2014-2026 https://www.php.cn/ All Rights Reserved | php.cn | 湘ICP备2023035733号