GMP大数库VC使用入门教程

Winxos 2009-9-29

GMP是GUN的一套大数库，提供了数百个基础函数，执行效率比较高，但是网上相对来说详细的教程比较少，本教程为大家介绍如何在windows?，vc6.0开发环境下，配置和使用GMP库。

附件下载地址：http://d.namipan.com/sd/929339?

附件包括gmp编译好的静态库文件gmp.h gmp.lib 以及一份word文档和gmp函数手册

一、?编译GMP库

直接从GMP主页上下载到的GMP源代码，在windows环境下编译起来相对比较麻烦，所以我还是推荐大家直接使用我已经编译好的库，附件中已经包含。

（使用我编译好的库与你们自己编译的库就是一些参数不同，可能效率有点不一样，但是我们不用管这些细微的差异，主要是看看如何使用GMP库吧）

二、?配置库

编译好的库文件包含gmp.h,gmp.lib两个文件，为了以后编程的方便，建议将这两个文件放到VC系统库目录，这样以后编程的时候就可以具体调用了。

具体的做法：

将gmp.h文件放置到VC头文件目录中，在我电脑中对应的目录为

E:Program FilesMicrosoft Visual StudioVC98Include

将gmp.lib文件放置到VC库文件目录中，在我电脑中对应的目录为

E:Program FilesMicrosoft Visual StudioVC98Lib

注：如果你的VC装在不同的目录，找到对应的地方就可以了

好了，万事具备了，可以开始编写程序了

三、?编写程序

打开VC6.0，新建一个WIN32 CONSOLE工程(默认的HELLO WORLD 就可以)，对工程进行如下设置：

选择?工程?->?设置?,如下图

弹出的对话框进行如下图设置，目的是为了添加gmp.lib库文件到工程。

好了，确定完后就可以代码编写了。

在主程序文件输入以下代码：

/*GMP简单教程winxos 2009-9-29*/
#include "stdafx.h" //hello world 工程默认的，如果你建立的是空工程就不需要这句
#include <gmp.h> //记得引入GMP.H的头文件
int main(int argc,char* argv[])
{
    mpz_t t; //mpz_t 为GMP内置大数类型	
    mpz_init(t); //大数t使用前要进行初始化，以便动态分配空间	
    mpz_ui_pow_ui(t,2,100); //GMP所有函数基本都是以mpz打头 	
    gmp_printf("2^100=%Zdn",t); //输出大数，大数的格式化标志为%Zd 	
    mpz_clear(t);	
    return 0;
}

编译，运行结果如下：

是不是比较简单呢？相信您一定跃跃欲试了吧^_^

四、?高级教程

对于刚开始使用GMP库来说，就是不知道有哪些函数，容易被它繁多的函数吓到，到官方主页上去，就可以找到最新的帮助文档，英文的。

实际上可以发现它的众多函数命名是比较有规律的，而且对于大数运算来说常用的函数并不多。附件中包含了常用整数函数手册。

GMP的函数命名通常为

mpz_funxx_dataxx

其中funxx表示函数功能，dataxx表示数据类型，dataxx省略通常表示数据都是大数

举例如下：

mpz_t t;//这是类型声明，都需要的东西?

mpz_init(t);//普通初始化，还有别的初始化方式，比如赋值初始化?

mpz_set_ui(t,2);//赋值操作，ui表示无符号32位整数 //上面两句等同于mpz_init_set_ui(t,2);?

mpz_set_str(t,”1234”);//从字符串赋值，跟上面是不用的赋值类型，str表示字符串?

mpz_add(t,a,b);//将大数a+b的结果赋值给t，就是t=a+b?

mpz_add_ui(t,uib);//将小数uib与大数a求和结果赋值给t，就是t=a+uib?

//就是t=t+1?

mpz_sub(t,0)">//减法?

mpz_mul(t,0)">//乘法?

gmp_printf(“%Zd”,t);//输出t 

?

其他的类似，请参考手册。

注：如果要熟练还是要多多的练习，应该涉及大数的问题应该不是什么问题了，不过好的算法才是王道。本篇文章意在给那些想处理大数确不知如何使用GMP库的人，winxos自己也是初学者，如果有什么错误恳请指出，一起学习。

再附上一些完整的使用GMP的C++代码。

程序一、

//梅森素数的鲁卡斯测试以及概率测试
#include <iostream>
#include <gmp>
#include <PRIMES.h> //包含了我自己定义的素数相关类，本程序调用了其产生小素数
#include <ctime>
using namespace std;
#pragma comment(lib,"gmp.lib"); //另外一种引用库的方法
int IsMersenne(int ExpP)
{	
	if (ExpP == 2)
		return 1;	
	mpz_t c,b;	
	mpz_init(c);	
	mpz_init(b);	
	mpz_ui_pow_ui(c,ExpP); 	
	mpz_sub_ui(c,c,1);			//M(p) = 2^p-1	
	mpz_set_ui(b,4);	
	for (int j = 0;j < ExpP-2;j++)	
	{		
		mpz_mul(b,b,b);	
		mpz_sub_ui(b,2);		
		mpz_mod(b,c);	
	}
	mpz_clear(c);
	if (mpz_cmp_ui(b,0) == 0)	
	{	
		mpz_clear(b);	
		return 1;	
	}	
	mpz_clear(b);	
	return 0;
}

int IsMersenne2(int ExpP)
{	
	if (ExpP == 2) 
	    return 1;	
	mpz_t c;	
	mpz_init(c);	
	mpz_ui_pow_ui(c,ExpP);
	mpz_sub_ui(c,1);	
	if (mpz_probab_prime_p(c,5))
	{		
		return 1;	
	}	
	return 0;
}

int main()
{	
	time_t a,b;	
	PRIMES P;	
    int i,ct = 0;	
	a=time(0);	
	for (i = 900;i < 1100;i++)
	{	
		int ExpP = P.PrimeAt(i);	
		SetTitle(ExpP);		
		if (IsMersenne2(ExpP))		
		{		
			cout<<++ct<<"t"<<ExpP<<endl;	
		}	
	}
	b=time(0);	
	cout<<difftime(b,a)<<"秒"<<endl;	
	return 0;
}
		

		
程序二、

//Euler project 第二十题
int e20()
{	
	mpz_t n;	
	int i,sum=0;
	mpz_init_set_ui(n,1);	
	for (i=2;i<=100;i++)	
	{		
		mpz_mul_ui(n,n,i);
	}
	gmp_printf("%Zdn",n);	
	while (mpz_cmp_ui(n,0)>0)	
	{		
		sum+=mpz_fdiv_ui(n,10);	
		mpz_div_ui(n,10);
	}
	printf("%dn",sum);
	mpz_clear(n);	
	return 0;
}