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O limite do uint64 é de (2^64)-1, ou simplesmente 1<<64-1. Quando tenta fazer algo como fmt.Print(uint64(1<<64-1)) ele funciona normalmente, o faz sentido uma vez que está dentro do limite.

Porém, se o 1<<64 ultrapassa o limite, como ainda é possível calcular o 1<<64-1, sem uso de big.Int e afins?

Minha questão é como que é possível fazer:

fmt.Print(uint64(1<<65-1<<64-1))

Se o 1<<65 ultrapassa o limite do uint64, em que formato isto está? Existe um nome especifico para isso?

2 Respostas 2

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Note que há uma otimização e o compilador folda tudo isto para o número do resultado e não executa nada, fica o mesmo que escrever o número literal, que sempre é uma constante. Se você colocar uma simples variável já enrosca:

package main
import "fmt"

func main(){
    x := uint32(64)
    fmt.Print(uint64(1 << 65 - 1 << x - 1))
}

Veja não funcionando no ideone. E no repl.it. Também coloquei no GitHub para referência futura.

Então transformando em um valor constante é possível trabalhar desta forma de acordo com a especificação, o que eu considero um erro porque muda a semântica sem motivo aparente, daí a pergunta é muito pertinente. Deve ter um motivo, mas para mim constante deveria ter a mesma semântica da variável exceto pelo fato que seu valor nunca muda e permitir alguma otimização.

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Isso ocorre porque o valor 1<<65-1<<64-1) não é tratado como um uint64 durante a execução, mas como uma Constant Expression durante a compilação, podendo conter apenas Constants.

Segundo a especificação:

Constant expressions are always evaluated exactly; intermediate values and the constants themselves may require precision significantly larger than supported by any predeclared type in the language.

Tradução livre:

Constant Expressions são sempre calculadas de forma exata; valores intermediários e as próprias constantes podem necessitar de uma precisão significativamente maior que qualquer tipo declarado pela linguagem.

Segundo a especificação da linguagem, tais constantes (do tipo inteiro) devem ser representadas com, no mínimo, 256 bits. A versão atual da linguagem suporta uma precisão de até 512 bits. Caso seja feita uma operação que ultrapasse esse limite, um erro será lançado. Exemplo:

fmt.Print(uint64(1 << 512))

O trecho acima gera o seguinte erro: shift count too large: 512.

Caso o resultado da Constant Expression seja um valor maior que o suportado ou diferente do tipo declarado, o compilador irá identificar isso como um erro.

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