gmp将uint*的数据转换成mpz格式

在 GMP (GNU Multiple Precision Arithmetic Library) 中将 uint*_t 类型的数据（如 uint32_t, uint64_t）转换为 mpz_t 类型，有几种常见方法。

方法 1：使用 mpz_set_ui（适合 32/64 位无符号整数）

适用于 uint32_t 或 uint64_t 数据，直接赋值：

#include<stdint.h>
#include<stdio.h>
#include<gmp.h>

void uint32_to_mpz(mpz_t result, uint32_t value)
{
    // set directly
    mpz_set_ui(result, value);
}

void uint64_to_mpz(mpz_t result, uint64_t value)
{
// 如果系统支持 64 位，可以直接用 mpz_set_ui（部分 GMP 版本支持）
#if __GMP_BITS_PER_MP_LIMB >= 64
    mpz_set_ui(result, value);
#else
    // 分高低32位处理
    mpz_set_ui(result, (uint32_t)(value >> 32)); // high 32bits
    mpz_mul_2exp(result, result, 32);       // left move 32 bits
    mpz_add_ui(result, result, (uint32_t)value);    // low 32 bits
#endif
}

int main()
{
    mpz_t num1, num2, num3;
    mpz_inits(num1, num2, num3, NULL);

    uint32_t u32 = 0x12345678;
    uint64_t u64 = 0x123456789abcdef0;

    // method 1, use mpz_set_ui;
    uint32_to_mpz(num1, u32);
    uint64_to_mpz(num2, u64);
    gmp_printf("uint32_t → mpz_t: %Zu\n", num1);
    gmp_printf("uint64_t → mpz_t: %Zu\n", num2);
}

适用场景：

• 适用于 uint32_t 或 uint64_t 的直接转换。
• 在 32 位系统上，uint64_t 需要分段处理。

方法 2：使用 mpz_import（适合任意长度二进制数据）

适用于 uint8_t 数组或更大的 uint*_t 数据（如 uint128_t 或自定义大整数）：

#include <gmp.h>
#include <stdint.h>

void uint64_to_mpz_import(mpz_t result, uint64_t val) {
    // 使用 mpz_import 导入二进制数据
    mpz_import(
        result,        // 目标 mpz_t
        1,             // 导入 1 个 "word"（64 位）
        -1,            // 小端序 (-1 = LSB first)
        sizeof(val),   // 每个 word 的字节数（8）
        0,             // 本地字节序
        0,             // nails（未使用的位，设为 0）
        &val           // 数据指针
    );

    // mpz_import(result, 1, -1, sizeof(val), 0, 0, &val);
}

// 示例：转换 uint8_t 数组（如 16 字节的 uint128_t）
void uint8_array_to_mpz(mpz_t result, const uint8_t *data, size_t len) {
    mpz_import(
        result,
        len,           // word 数量（每个 word 1 字节）
        -1,              // 小端序 (-1 = LSB first)
        1,              // 每个 word 1 字节
        0,              // 本地字节序
        0,
        data
    );
    // mpz_import(result, len, -1, 1, 0, 0, data);
}

适用场景：

• 适用于 uint8_t/uint16_t/uint32_t/uint64_t 数组。
• 支持 任意长度 的二进制数据（如 128 位、256 位整数）。
• 可指定 字节序（大端序或小端序）。

方法 3：手动移位构造（兼容性强）

适用于需要逐位构造 mpz_t 的情况（如从字节流构建）：

#include <gmp.h>
#include <stdint.h>

void uint64_to_mpz_manual(mpz_t result, uint64_t val) {
    mpz_set_ui(result, 0);
    for (int i = 0; i < 64; i++) {
        if (val & (1ULL << i)) {
            mpz_setbit(result, i);  // 设置对应位
        }
    }
}

适用场景：

• 适用于需要 逐位处理 的情况（如位掩码操作）。
• 性能较低，但灵活性高。

完整示例代码

#include<stdint.h>
#include<stdio.h>
#include<gmp.h>

void uint32_to_mpz(mpz_t result, uint32_t value)
{
    // set directly
    mpz_set_ui(result, value);
}

void uint64_to_mpz(mpz_t result, uint64_t value)
{
// 如果系统支持 64 位，可以直接用 mpz_set_ui（部分 GMP 版本支持）
#if __GMP_BITS_PER_MP_LIMB >= 64
    mpz_set_ui(result, value);
#else
    // 分高低32位处理
    mpz_set_ui(result, (uint32_t)(value >> 32)); // high 32bits
    mpz_mul_2exp(result, result, 32);       // left move 32 bits
    mpz_add_ui(result, result, (uint32_t)value);    // low 32 bits
#endif
}

void uint64_to_mpz_import(mpz_t result, uint64_t val)
{
    mpz_import(result, 1, -1, sizeof(val), 0, 0, &val);
}

void uint8_array_to_mpz(mpz_t result, const uint8_t *data, size_t len)
{
    mpz_import(result, len, -1, 1, 0, 0, data);
}

//逐位构造 mpz_t
void uint64_to_mpz_manual(mpz_t result, uint64_t val)
{
    mpz_set_ui(result, 0);
    for (int i = 0; i < 64; i++)
    {
        if (val & (1ULL << i))
        {
            mpz_setbit(result, i);
        }
    }
}

int main()
{
    mpz_t num1, num2, num3;
    mpz_inits(num1, num2, num3, NULL);

    uint32_t u32 = 0x12345678;
    uint64_t u64 = 0x123456789abcdef0;

    // method 1, use mpz_set_ui;
    uint32_to_mpz(num1, u32);
    uint64_to_mpz(num2, u64);
    gmp_printf("uint32_t → mpz_t: %Zu\n", num1);
    gmp_printf("uint64_t → mpz_t: %Zu\n", num2);

    // method 2, use import
    uint64_to_mpz_import(num1, u64);
    uint8_array_to_mpz(num2, (uint8_t *)&u64, 8);
    gmp_printf("uint64_to_mpz_import → mpz_t: %Zu\n", num1);
    gmp_printf("uint8_array_to_mpz → mpz_t: %Zu\n", num2);

    // method 3, bit by bit set mpz
    uint64_to_mpz_manual(num3, u64);
    gmp_printf("uint64_to_mpz_manual ->mpz :%Zu\n", num3);
    return 0;
}

输出：

uint32_t → mpz_t: 305419896
uint64_t → mpz_t: 1311768467463790320
uint64_to_mpz_import → mpz_t: 1311768467463790320
uint8_array_to_mpz → mpz_t: 1311768467463790320
uint64_to_mpz_manual ->mpz :1311768467463790320

总结

方法	适用场景	优点	缺点
mpz_set_ui	32/64 位整数（直接赋值）	简单高效	不适用于 >64 位
mpz_import	任意长度二进制数据（如 uint8_t 数组）	支持字节序，灵活	需注意字节序问题
手动移位构造	需要逐位控制的情况	兼容性强	性能较低

推荐选择：

• 如果是 uint32_t/uint64_t，直接用 mpz_set_ui。
• 如果是 字节数组 或 自定义大整数，用 mpz_import。
• 如果需要 位级操作，用手动构造。