long long int vs. long int vs. int64_t in C++

I experienced some odd behavior while using C++ type traits and have narrowed my problem down to this quirky little problem for which I will give a ton of explanation since I do not want to leave anything open for misinterpretation.

Say you have a program like so:

#include <iostream>
#include <cstdint>

template <typename T>
bool is_int64() { return false; }

template <>
bool is_int64<int64_t>() { return true; }

int main()
{
 std::cout << "int:t" << is_int64<int>() << std::endl;
 std::cout << "int64_t:t" << is_int64<int64_t>() << std::endl;
 std::cout << "long int:t" << is_int64<long int>() << std::endl;
 std::cout << "long long int:t" << is_int64<long long int>() << std::endl;

 return 0;
}

In both 32-bit compile with GCC (and with 32- and 64-bit MSVC), the output of the program will be:

int:           0
int64_t:       1
long int:      0
long long int: 1

However, the program resulting from a 64-bit GCC compile will output:

int:           0
int64_t:       1
long int:      1
long long int: 0

This is curious, since long long int is a signed 64-bit integer and is, for all intents and purposes, identical to the long int and int64_t types, so logically, int64_t, long int and long long int would be equivalent types – the assembly generated when using these types is identical. One look at stdint.h tells me why:

# if __WORDSIZE == 64
typedef long int  int64_t;
# else
__extension__
typedef long long int  int64_t;
# endif

In a 64-bit compile, int64_t is long int, not a long long int (obviously).

The fix for this situation is pretty easy:

#if defined(__GNUC__) && (__WORDSIZE == 64)
template <>
bool is_int64<long long int>() { return true; }
#endif

But this is horribly hackish and does not scale well (actual functions of substance, uint64_t, etc). So my question is: Is there a way to tell the compiler that a long long int is the also a int64_t, just like long int is?


My initial thoughts are that this is not possible, due to the way C/C++ type definitions work. There is not a way to specify type equivalence of the basic data types to the compiler, since that is the compiler’s job (and allowing that could break a lot of things) and typedef only goes one way.

I’m also not too concerned with getting an answer here, since this is a super-duper edge case that I do not suspect anyone will ever care about when the examples are not horribly contrived (does that mean this should be community wiki?).


Append: The reason why I’m using partial template specialization instead of an easier example like:

void go(int64_t) { }

int main()
{
    long long int x = 2;
    go(x);
    return 0;
}

is that said example will still compile, since long long int is implicitly convertible to an int64_t.


Append: The only answer so far assumes that I want to know if a type is 64-bits. I did not want to mislead people into thinking that I care about that and probably should have provided more examples of where this problem manifests itself.

template <typename T>
struct some_type_trait : boost::false_type { };

template <>
struct some_type_trait<int64_t> : boost::true_type { };

In this example, some_type_trait<long int> will be a boost::true_type, but some_type_trait<long long int> will not be. While this makes sense in C++’s idea of types, it is not desirable.

Another example is using a qualifier like same_type (which is pretty common to use in C++0x Concepts):

template <typename T>
void same_type(T, T) { }

void foo()
{
    long int x;
    long long int y;
    same_type(x, y);
}

That example fails to compile, since C++ (correctly) sees that the types are different. g++ will fail to compile with an error like: no matching function call same_type(long int&, long long int&).

I would like to stress that I understand why this is happening, but I am looking for a workaround that does not force me to repeat code all over the place.

5

You don’t need to go to 64-bit to see something like this. Consider int32_t on common 32-bit platforms. It might be typedef‘ed as int or as a long, but obviously only one of the two at a time. int and long are of course distinct types.

It’s not hard to see that there is no workaround which makes int == int32_t == long on 32-bit systems. For the same reason, there’s no way to make long == int64_t == long long on 64-bit systems.

If you could, the possible consequences would be rather painful for code that overloaded foo(int), foo(long) and foo(long long) – suddenly they’d have two definitions for the same overload?!

The correct solution is that your template code usually should not be relying on a precise type, but on the properties of that type. The whole same_type logic could still be OK for specific cases:

long foo(long x);
std::tr1::disable_if(same_type(int64_t, long), int64_t)::type foo(int64_t);

I.e., the overload foo(int64_t) is not defined when it’s exactly the same as foo(long).

[edit]
With C++11, we now have a standard way to write this:

long foo(long x);
std::enable_if<!std::is_same<int64_t, long>::value, int64_t>::type foo(int64_t);

[edit]
Or C++20

long foo(long x);
int64_t foo(int64_t) requires (!std::is_same_v<int64_t, long>);

3

Do you want to know if a type is the same type as int64_t or do you want to know if something is 64 bits? Based on your proposed solution, I think you’re asking about the latter. In that case, I would do something like

template<typename T>
bool is_64bits() { return sizeof(T) * CHAR_BIT == 64; } // or >= 64

13

So my question is: Is there a way to tell the compiler that a long long int is the also a int64_t, just like long int is?

This is a good question or problem, but I suspect the answer is NO.

Also, a long int may not be a long long int.


# if __WORDSIZE == 64
typedef long int  int64_t;
# else
__extension__
typedef long long int  int64_t;
# endif

I believe this is libc. I suspect you want to go deeper.

In both 32-bit compile with GCC (and with 32- and 64-bit MSVC), the
output of the program will be:

int:           0
int64_t:       1
long int:      0
long long int: 1

32-bit Linux uses the ILP32 data model. Integers, longs and pointers are 32-bit. The 64-bit type is a long long.

Microsoft documents the ranges at Data Type Ranges. The say the long long is equivalent to __int64.

However, the program resulting from a 64-bit GCC compile will output:

int:           0
int64_t:       1
long int:      1
long long int: 0

64-bit Linux uses the LP64 data model. Longs are 64-bit and long long are 64-bit. As with 32-bit, Microsoft documents the ranges at Data Type Ranges and long long is still __int64.

There’s a ILP64 data model where everything is 64-bit. You have to do some extra work to get a definition for your word32 type. Also see papers like 64-Bit Programming Models: Why LP64?


But this is horribly hackish and does not scale well (actual functions of substance, uint64_t, etc)…

Yeah, it gets even better. GCC mixes and matches declarations that are supposed to take 64 bit types, so its easy to get into trouble even though you follow a particular data model. For example, the following causes a compile error and tells you to use -fpermissive:

#if __LP64__
typedef unsigned long word64;
#else
typedef unsigned long long word64;
#endif

// intel definition of rdrand64_step (http://software.intel.com/en-us/node/523864)
// extern int _rdrand64_step(unsigned __int64 *random_val);

// Try it:
word64 val;
int res = rdrand64_step(&val);

It results in:

error: invalid conversion from `word64* {aka long unsigned int*}' to `long long unsigned int*'

So, ignore LP64 and change it to:

typedef unsigned long long word64;

Then, wander over to a 64-bit ARM IoT gadget that defines LP64 and use NEON:

error: invalid conversion from `word64* {aka long long unsigned int*}' to `uint64_t*'

Trang chủ Giới thiệu Sinh nhật bé trai Sinh nhật bé gái Tổ chức sự kiện Biểu diễn giải trí Dịch vụ khác Trang trí tiệc cưới Tổ chức khai trương Tư vấn dịch vụ Thư viện ảnh Tin tức - sự kiện Liên hệ Chú hề sinh nhật Trang trí YEAR END PARTY công ty Trang trí tất niên cuối năm Trang trí tất niên xu hướng mới nhất Trang trí sinh nhật bé trai Hải Đăng Trang trí sinh nhật bé Khánh Vân Trang trí sinh nhật Bích Ngân Trang trí sinh nhật bé Thanh Trang Thuê ông già Noel phát quà Biểu diễn xiếc khỉ Xiếc quay đĩa Dịch vụ tổ chức sự kiện 5 sao Thông tin về chúng tôi Dịch vụ sinh nhật bé trai Dịch vụ sinh nhật bé gái Sự kiện trọn gói Các tiết mục giải trí Dịch vụ bổ trợ Tiệc cưới sang trọng Dịch vụ khai trương Tư vấn tổ chức sự kiện Hình ảnh sự kiện Cập nhật tin tức Liên hệ ngay Thuê chú hề chuyên nghiệp Tiệc tất niên cho công ty Trang trí tiệc cuối năm Tiệc tất niên độc đáo Sinh nhật bé Hải Đăng Sinh nhật đáng yêu bé Khánh Vân Sinh nhật sang trọng Bích Ngân Tiệc sinh nhật bé Thanh Trang Dịch vụ ông già Noel Xiếc thú vui nhộn Biểu diễn xiếc quay đĩa Dịch vụ tổ chức tiệc uy tín Khám phá dịch vụ của chúng tôi Tiệc sinh nhật cho bé trai Trang trí tiệc cho bé gái Gói sự kiện chuyên nghiệp Chương trình giải trí hấp dẫn Dịch vụ hỗ trợ sự kiện Trang trí tiệc cưới đẹp Khởi đầu thành công với khai trương Chuyên gia tư vấn sự kiện Xem ảnh các sự kiện đẹp Tin mới về sự kiện Kết nối với đội ngũ chuyên gia Chú hề vui nhộn cho tiệc sinh nhật Ý tưởng tiệc cuối năm Tất niên độc đáo Trang trí tiệc hiện đại Tổ chức sinh nhật cho Hải Đăng Sinh nhật độc quyền Khánh Vân Phong cách tiệc Bích Ngân Trang trí tiệc bé Thanh Trang Thuê dịch vụ ông già Noel chuyên nghiệp Xem xiếc khỉ đặc sắc Xiếc quay đĩa thú vị
Trang chủ Giới thiệu Sinh nhật bé trai Sinh nhật bé gái Tổ chức sự kiện Biểu diễn giải trí Dịch vụ khác Trang trí tiệc cưới Tổ chức khai trương Tư vấn dịch vụ Thư viện ảnh Tin tức - sự kiện Liên hệ Chú hề sinh nhật Trang trí YEAR END PARTY công ty Trang trí tất niên cuối năm Trang trí tất niên xu hướng mới nhất Trang trí sinh nhật bé trai Hải Đăng Trang trí sinh nhật bé Khánh Vân Trang trí sinh nhật Bích Ngân Trang trí sinh nhật bé Thanh Trang Thuê ông già Noel phát quà Biểu diễn xiếc khỉ Xiếc quay đĩa
Thiết kế website Thiết kế website Thiết kế website Cách kháng tài khoản quảng cáo Mua bán Fanpage Facebook Dịch vụ SEO Tổ chức sinh nhật