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BigInt：JavaScript 中的任意精度整数

分类: 文章 • 2023-12-04 16:23:34

BigInt：JavaScript 中的任意精度整数

原文：https://developers.google.com/web/updates/2018/05/bigint

BigInts 是 JavaScript 中的一个新的数字基本(primitive)类型，可以用任意精度表示整数。使用 BigInt 可以安全地存储和操作大整数，即使这个数已经超出了 Number 能够表示的安全整数范围。本文将介绍一些用例，并通过比较 JavaScript 中的 BigInts 和 Number 来解释 Chrome 67 中的新功能。

用例

JavaScript 中有关于任意精度整数的大量用例。

BigInt 可以正确执行整数运算而不会溢出。这本身就有无数新的可能性。例如，大数据的数学运算通常用于金融领域。

在 JavaScript 中，大整数 ID 和 高精度时间戳 不能安全的表示为 Number。这经常会引发真实世界的错误，这导致 JavaScript 开发者将其表示为字符串。 有了 BigInt 这些数据就可以表示为数值了。

BigInt 可以成为实现 BigDecimal 的基础。这将有助于用小数精确地表示货币金额，并准确地对它们进行操作 (a.k.a. the 0.10+0.20!==0.30 problem).

以前，带有这些用例的 JavaScript 应用程序不得不借助于类似 BigInt 功能的第三方库。随着 BigInt 被广泛支持，这样的应用程序可以放弃这些运行时依赖库，而转向使用原生 BigInt。这有助于减少加载时间，解析时间和编译时间，并提供重要的运行时性能改进。

BigInt：JavaScript 中的任意精度整数

Chrome 中原生的 BigInt 实现比流行的第三方库更好。

为 BigInt 提供 “Polyfilling” 需要实现一个类似功能的运行时库，以及一个将新语法转变为对库 API 调用的转换步骤。Babel 目前可以通过插件支持 BigInt 解析字面值，但不会对它们进行解析。因此，我们不希望 BigInt 被用于需要广泛的跨浏览器兼容性的生产站点。现在还处于早期阶段，但现在该功能已经开始在浏览器中发布，您可以开始尝试使用 BigInt。 BigInt 很快就会有更广泛的支持。

Number 的现状

Number 在 JavaScript 中被表示为双精度浮点数。这意味着它们的精度有限。 Number.MAX_SAFE_INTEGER 常数给出了可以安全递增的最大可能整数。它的值是 2**53-1。



    

  1. const max = Number.MAX_SAFE_INTEGER;
    2. 

  2. // → 9_007_199_254_740_991
    3. 



注意: 为了便于阅读，我使用下划线作为分隔符将这些数字分组。numeric literal separators proposal 提案。


增加 1 可以得到预期的结果：




    

  1. max + 1;
    2. 

  2. // → 9_007_199_254_740_992 ✅
    3. 



但是，如果我们再次增加它，结果将不能准确的表示：




    

  1. max + 2;
    2. 

  2. // → 9_007_199_254_740_992 ❌
    3. 



请注意 max+1 产生的结果与 max+2 相同。每当我们在 JavaScript 中获得这个特定的值时，都无法判断它是否准确。对安全整数范围以外的整数（即从 Number.MIN_SAFE_INTEGER 到 Number.MAX_SAFE_INTEGER）的任何计算都可能会丢失精度。出于这个原因，我们只能依靠安全范围内的数字整数值。


BigInt：新希望


BigInt 是 JavaScript 中的一个新的数字类型，可以用任意精度表示整数。使用 BigInt，即使超出 Number 的安全整数范围限制，也可以安全地存储和操作大整数。


要创建一个 BigInt，将 n 作为后缀添加到任何整数文字字面量。例如， 123 变成 123n。全局 BigInt(number) 函数可以用来将 Number 转换成 BigInt。换句话说， BigInt(123)===123n。让我们用这两种技术来解决我们之前遇到的问题：




    

  1. BigInt(Number.MAX_SAFE_INTEGER) + 2n;
    2. 

  2. // → 9_007_199_254_740_993n ✅
    3. 



这是另一个例子，我们将两个 Number 相乘：




    

  1. 1234567890123456789 * 123;
    2. 

  2. // → 151851850485185200000 ❌
    3. 



我们查看最后一位数， 9 和 3，我们知道乘法的结果末尾应该是 7（因为 9*3===27）。然而，结果是一堆零。这肯定是错误的！让我们用 BigInts 代替：




    

  1. 1234567890123456789n * 123n;
    2. 

  2. // → 151851850485185185047n ✅
    3. 



这次我们得到了正确的结果。


Number 的安全整数限制不适用于 BigInt。因此，我们可以使用 BigInt 来执行正确的整数运算而不必担心失去精度。


新的 primitive


BigInt 是 JavaScript 语言中的一个新的原始类型。因此，可以使用 typeof 运算符来检测类型：




    

  1. typeof 123;
    2. 

  2. // → 'number'
    3. 

  3. typeof 123n;
    4. 

  4. // → 'bigint'
    5. 



因为 BigInt 是一个单独的类型，所以 BigInt 永远不会等于 Number，例如 42n!==42。要比较 BigInt 和 Number，在比较之前将其中一个转换为另一个的类型或使用两个等号等号（ ==）：




    

  1. 42n === BigInt(42);
    2. 

  2. // → true
    3. 

  3. 42n == 42;
    4. 

  4. // → true
    5. 



当强制转换为布尔型时（使用 if， &&， ||，或 Boolean(int)``），BigInt 按照和 Number 相同的逻辑。




    

  1. if (0n) {
    2. 

  2.   console.log('if');
    3. 

  3. } else {
    4. 

  4.   console.log('else');
    5. 

  5. }
    6. 

  6. // → logs 'else', because `0n` is falsy.
    7. 



运算


BigInt 支持常见的运算符。二元运算 +, -, *, 和 ** 都可以正常使用。 / 和 % 可以使用，并根据需要向零舍入。按位操作 |, &, <<, >>, 和 ^ 执行按位运算，并把负数以二进制补码表示，和 Number 规则一样。




    

  1. (7 + 6 - 5) * 4 ** 3 / 2 % 3;
    2. 

  2. // → 1
    3. 

  3. (7n + 6n - 5n) * 4n ** 3n / 2n % 3n;
    4. 

  4. // → 1n
    5. 



一元 - 可以用来表示一个负值 BigInt，例如 -42n。 BigInt 不支持一元 +，因为它会破坏 asm.js 代码，在 asm.js 中 +x 的结果是 Number 或异常。


一个问题是，不允许在 BigInt 和 Number 之间混合运算。这是一件好事，因为任何隐含的强制类型转换都会失去信息。考虑这个例子：




    

  1. BigInt(Number.MAX_SAFE_INTEGER) + 2.5;
    2. 

  2. // → ?? 
    3. 



															

																					

								

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