char是8位的，short是16位的，int是32位的，最大的long long是64位的，也就是说基本的数据类型无法表示超过2的64次方-1的数

如今又到了找工作的时候了，面试手撕题少不了，听说这个手搓大整数也有过面试题，这里先搓一手，免得以后执手相看泪眼

其实Java有这个大整数类，手搓大整数类可以说是一个比较综合的应用，需要使用到重载运算符，包括输入输出、四则运算等等，还需要字符串的运算，其中比较运算符的实现是十分巧妙的，这里的思维应用、逻辑运算都是很好的训练，这里只实现了大整数相加的功能，源码已开源在MaolinYe/BigInteger: 使用C++11实现的一个大整数类 (github.com)

欢迎大家指正修改 

目录

基本思路 

重载赋值运算符 

重载输入输出运算符 

重载加运算符

重载比较运算符

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基本思路 

实现大整数有两种方法，一种是将大数当成字符来处理，手动计算加减乘除，另一种则是将大数分成多个小部分用基本类型存储处理

我们这里实现第二种方法的，目前版本是支持非负整数

基本思路是将一个大整数切分成几段小的用int存储，用vector容器来存储每段，例如

1111222233334444 integer[1]=11112222 integer[0]=33334444

重载赋值运算符 

重载赋值运算符，实现从基本数据类型到大整数的转换，通过和base取余切分出段

class BigInteger {static const int width = 8; // 切分段的长度static const int base = 1e8; // 切分段的数量级vector<int> integer; // 存储各个段int segments = 0; // 切分的段数BigInteger operator=(long long num) { // 重载赋值运算符，从基本数据类型转换大整数存储integer.clear();do {integer.emplace_back(num % base);num /= base;segments++;} while (num > 0);return *this;}
};

实现默认构造函数和带参构造函数，通过重载的赋值运算符直接赋值

    explicit BigInteger(long long num = 0) {*this = num;}

继续重载赋值运算符，实现从字符串到大整数的转换，首先计算出这个大整数有几段，这里的计算方法十分巧妙，如果直接除以width当不是整除的时候会少数一段，所以先减一再除最后加一的方法可以适用整除和不整除的情况

然后需要计算每段的开始和结束的位置，因为vector存储段的顺序是从后往前，所以这里计算段的位置也是从后往前，然后通过string取子串，再通过stoi函数将字符串转成整型存储

    BigInteger operator=(const string &num) { // 重载赋值运算符，从字符串类型转大整数存储integer.clear();int length = num.size();segments = (length - 1) / width + 1; // 这里计算段数的方法十分巧妙for (int i = 0; i < segments; i++) {int end = length - i * width; // 计算每段结束的地方，从最后一段开始int start = max(0, end - width); // 计算每段开始的地方integer.emplace_back(stoi(num.substr(start, end - start))); // 字符串转整数}return *this;}

重载输入输出运算符 

接着重载输出运算符，重载输出运算符可以通过友元函数和成员函数两种方法实现，我们这里通过友元函数的方法实现，倒序输出vector

    ostream &operator<<(ostream &out) { // 重载输出运算符，vector倒着输出for (auto it = integer.rbegin(); it != integer.rend(); it++) {cout << *it;}return out;}

重载输入运算符，将输入当成字符串，通过重载的赋值运算符直接赋值

    istream &operator>>(istream &in) { // 重载输入运算符，当成字符串输入，用重载的赋值运算符直接赋值string num;in >> num;*this = num;return in;}

重载加运算符

加

大整数加运算的基本思想是将各个段相加，需要处理段相加的时候出现的进位情况，由于int型可以表示的范围大概是10个数量级，而我们给每段设置的位数是8，因此可以使用int型来存储段加的结果，然后继续存储加结果和base取余的结果，计算出和base整除的结果，留到下一个段继续相加

    BigInteger operator+(const BigInteger &bigInteger) const {BigInteger result;for (int i = 0, carry = 0; carry || i < segments || i < bigInteger.segments; i++) {if (i < segments)carry += integer[i];if (i < bigInteger.segments)carry += bigInteger.integer[i];result.integer.emplace_back(carry % base);result.segments++;carry = carry / base;}return result;}

顺便实现+=

    BigInteger operator+=(const BigInteger &bigInteger) {*this = *this + bigInteger;return *this;}

重载比较运算符

这个比较两个大整数的实现比较巧妙

我们先实现一个重载小于的判断，先比较两个大整数的段数，如果段数不同直接返回段数的比较就行，如果段数相同，由于大整数的低位存储在vector的前面，所以从后面段开始比较高位，如果高位不相同，那么返回高位的比较结果就行，如果都相同，那么说明相等

    bool operator <(const BigInteger&bigInteger) const{if(segments!=bigInteger.segments)return segments<bigInteger.segments;for(int i=segments-1;i>=0;i--){ // 倒着比较，因为低位在vector的前面，先比较高位if(integer[i]!=bigInteger.integer[i])return integer[i]<bigInteger.integer[i];}return false; // 相等}

然后接下来的大于、大于等于、小于等于、不等于、等于都可以通过小于实现

    bool operator>(const BigInteger &bigInteger) const {return bigInteger < *this; // a大于b等价于b小于a}bool operator<=(const BigInteger &bigInteger) const {return !(bigInteger < *this); // a<=b等价于b不小于a}bool operator>=(const BigInteger &bigInteger) const {return !(*this < bigInteger); // a>=b等价于a不小于b}bool operator!=(const BigInteger &bigInteger) const {return *this < bigInteger || bigInteger < *this; // a不等于b等价于a大于b或者小于b}bool operator==(const BigInteger &bigInteger) const {return !(*this < bigInteger) && !(bigInteger < *this); // a等于b等价于a既不大于b也不小于b}

巧妙