uint64(アンシックスフォー)とは | 意味や読み方など丁寧でわかりやすい用語解説

uint64は、コンピュータプログラミングにおいて用いられる数値データ型の一つである。これは「unsigned integer 64-bit」の略であり、符号なし（非負）の整数値を64ビット幅で表現することを意味する。つまり、負の数を扱わず、0以上の非常に大きな整数を格納するために設計されている。具体的には、0から2の64乗マイナス1までの値を表現でき、これは約1.84 x 10の19乗という途方もない数に相当する。主に、極めて大規模なデータ量や一意な識別子、高精度なタイムスタンプなどを扱う際に利用される、現代のシステム開発において非常に重要なデータ型である。

「uint64」という名称は、その特性を端的に示している。「uint」は"unsigned integer"（符号なし整数）の頭文字を取ったものであり、「64」はデータが64個の二進数（ビット）として表現されることを意味する。

まず「符号なし」についてだが、通常の整数型（例えば一般的なint型）は正の数と負の数の両方を扱うために、そのビット幅の一部を符号の表現に割り当てる。例えば、32ビットの符号付き整数であれば、約-20億から+20億までの範囲の値を表現する。しかし、uint64のような符号なし整数型は、負の数を表現する必要がないため、与えられたビット幅の全てを0以上の数（非負の数）の表現に使うことができる。これにより、同じ64ビット幅であっても、符号付き64ビット整数型（例えばlong long型）よりも約2倍の範囲の正の値を扱うことが可能となる。符号付き64ビット整数が約-9 x 10の18乗から+9 x 10の18乗までを扱うのに対し、uint64は0から約1.84 x 10の19乗までを扱うのである。

次に「64ビット」についてだが、これはデータが記憶装置やプロセッサ上で64個の二進数（0または1）の並びとして扱われることを指す。1ビットで2通りの状態（0か1）を表現でき、Nビットであれば2のN乗通りの状態を表現できる。そのため、64ビットでは2の64乗通りの状態を表現可能となる。uint64の場合、この2の64乗通りの状態が、0から始まり、2の64乗-1までの連続した非負の整数値に対応付けられる。具体的な最大値は18,446,744,073,709,551,615である。これは18垓（がい）を超える数値であり、地球上に存在する砂粒の数をはるかに超えるほど巨大な値を扱うことができる。

なぜこのような巨大な整数型が必要とされるのか。かつてコンピュータシステムが32ビットアーキテクチャ全盛だった時代には、多くのシステムで32ビット整数（int32やuint32）が使われていた。しかし、インターネットの爆発的な普及とデータの増大に伴い、32ビットでは表現しきれない数値が頻繁に現れるようになった。例えば、巨大なファイルのサイズをバイト単位で表現する場合、32ビットの符号なし整数では最大で約4ギガバイトまでしか扱えないため、それを超えるファイルサイズを正確に表現できなくなる。また、有名な「2038年問題」は、UNIXタイムスタンプが32ビットの符号付き整数で表現されているために、2038年1月19日以降の日付を正しく扱えなくなるという問題である。これらの問題を解決し、将来にわたるシステムの拡張性や持続可能性を確保するために、より大きな値の範囲を持つ64ビット整数型が現代のシステムでは標準的に利用されている。

uint64の具体的な利用シーンは多岐にわたる。例えば、非常に大規模なデータベースシステムでは、レコードの一意な識別子（ID）としてuint64が使われることがある。32ビットでは約40億個のIDしか割り振れないが、uint64であればその約40億倍のIDを生成できるため、ID枯渇の問題を事実上回避できる。また、ファイルシステムにおいて、ファイルやディレクトリのサイズをバイト数で表す際にもuint64は必須のデータ型である。数テラバイト、数ペタバイトといった巨大なストレージを扱う現代においては、32ビット整数では表現が不可能だからである。さらに、システムが高精度なタイムスタンプ（例えばUNIX時間におけるナノ秒単位の経過時間）を記録する際にも、その巨大な数値を格納するためにuint64が適している。分散システムにおけるユニークな識別子生成、暗号技術における大きな数値の計算、ハッシュ関数の結果を格納する際などにもその特性が活かされる。

uint64を使用する上での注意点もある。他のデータ型、特にビット幅の小さいデータ型（例えばint32やuint32）に変換する際には、値が表現可能な範囲を超えてしまう「オーバーフロー」が発生する可能性がある。例えば、uint64で表現された巨大な値をint32に代入しようとすると、情報が欠落したり、予期せぬ小さな値になったりする。これはプログラミング上のバグの原因となるため、型変換時には常に値の範囲を意識する必要がある。また、異なるCPUアーキテクチャやプログラミング言語間でuint64のデータをやり取りする際には、データのバイト順序（エンディアン）の違いに起因する問題が発生する可能性もあるが、これは通常、特定のプロトコルやライブラリが適切に処理する。メモリ上では、uint64は常に8バイト（64ビット）の固定領域を消費するため、より小さい数値を格納するだけの目的であれば、uint32（4バイト）やuint16（2バイト）と比較してメモリ使用量が多くなる。しかし、現代の多くのアプリケーションでは、その許容される値の範囲の広さからもたらされる利便性が、わずかなメモリ消費の増加というデメリットを上回ることがほとんどである。

多くのプログラミング言語、例えばC言語のunsigned long long型、C++のstd::uint64_t型、Go言語のuint64型、Rustのu64型など、様々な形でuint64に相当するデータ型が提供されている。Javaのlong型は64ビット整数だが符号付きである。これらの言語では、標準ライブラリを通じて、特定のビット幅を持つ整数型が明確に定義されており、プログラマは必要に応じてこれらを適切に選択して利用することで、プラットフォーム間の互換性を保ちながら、巨大な数値を正確かつ効率的に扱うことができる。