如何實現(xiàn)超出JavaScript安全整數(shù)限制的數(shù)字計算BigInt

這篇文章主要介紹了如何實現(xiàn)超出JavaScript安全整數(shù)限制的數(shù)字計算BigInt，具有一定借鑒價值，感興趣的朋友可以參考下，希望大家閱讀完這篇文章之后大有收獲，下面讓小編帶著大家一起了解一下。

JavaScript中的基本數(shù)據(jù)類Number是雙精度浮點數(shù)，它可以表示的最大安全范圍是正負9007199254740991，也就是2的53次方減一，在瀏覽器控制臺分別輸入Number.MAX_SAFE_INTEGER和Number.MIN_SAFE_INTEGER可查看對應的最大/小值

const max = Number.MAX_SAFE_INTEGER;
  // → 9_007_199_254_740_991
  // 注意：為了便于閱讀，我使用下劃線作為分隔符將這些數(shù)字分組為千位數(shù)。數(shù)字文字分隔符提案對普通的JavaScript數(shù)字文字使用正確。

將這個最大值加一，可以得到預期的結果：

max + 1;
// → 9_007_199_254_740_992 ?

但是，如果我們再次增加它，結果不再可以完全表示為JavaScript Number：

max + 2;
// → 9_007_199_254_740_992 ?

我們會發(fā)現(xiàn)max+1和max+2的結果一樣。只要我們在JavaScript中獲得這個特定的值，就無法判斷它是否準確。對安全整數(shù)范圍以外的整數(shù)（即從Number.MIN_SAFE_INTEGER到Number.MAX_SAFE_INTEGER）的任何計算可能會失去精度。出于這個原因，我們只能依靠安全范圍內的數(shù)字整數(shù)值。

BigInt

BigInt是JavaScript中的一個新的原始類型，可以用任意精度表示整數(shù)。使用BigInt，即使超出JavaScript Number 的安全整數(shù)限制，也可以安全地存儲和操作大整數(shù)。

chrome 67+開始支持BigInt，本文所有demo都是基于chrome 67。

要創(chuàng)建一個BigInt，在數(shù)字后面添加n后綴即可，例如，123變成123n。全局BigInt(number)函數(shù)可以用來將Number轉換成BigInt。換句話說，BigInt(123) === 123n。讓我們用這兩種技術來解決我們之前遇到的問題：

BigInt(Number.MAX_SAFE_INTEGER) + 2n;
// → 9_007_199_254_740_993n ?

我們將兩個Number 相乘：

1234567890123456789 * 123;
// → 151851850485185200000 ?

查看上面兩個數(shù)字，末尾分別是9和3，9*3=27，然而結果末尾卻是000，明顯是錯誤的，讓我們用BigInt代替：

1234567890123456789n * 123n;
// → 151851850485185185047n ?

這次我們得到了正確的結果。

Number 的安全整數(shù)限制不適用于BigInt。因此，BigInt我們可以執(zhí)行正確的整數(shù)運算而不必擔心失去精度。

BigInt是JavaScript語言中的一個原始類型。因此，可以使用typeof操作符檢測到這種類型：

typeof 123;
// → 'number'
typeof 123n;
// → 'bigint'

因為BigInts是一個單獨的類型，所以a BigInt永遠不會等于a Number，例如 42n !== 42。要比較a BigInt和a Number，在比較之前將其中一個轉換為另一個的類型或使用abstract equal（==）：

42n === BigInt(42);
// → true
42n == 42;
// → true

當強制轉換為布爾型（使用if，&&，||，或Boolean(int)），BigInt按照和Number相同的邏輯轉換。

if (0n) {
 console.log('if');
} else {
 console.log('else');
}
// → logs 'else', because `0n` is falsy.

運算符

BigInt支持最常見的運算符，二元運算符+、-、*、**、/、%都正常工作，按位操作|，&， <<，>>和Number是一樣的

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

一元運算符-可以用來表示一個負值BigInt，例如-42n。一元+是不支持的，因為它會破壞asm.js代碼，在asm.js中+x總是拋出異常。

另外一個問題是，不允許在BigInt和Number 之間混合運算?？纯催@個例子：

BigInt(Number.MAX_SAFE_INTEGER) + 2.5;
// → ?? ?

結果應該是什么？這里沒有好的答案。BigInt不能表示小數(shù)，并且 Number不能表示BigInt超出安全整數(shù)限制的數(shù)字。因此，BigInt和Number 之間的混合操作會導致TypeError異常。

這個規(guī)則的唯一例外是比較運算符，比如===（如前所述） <，并且>=- 因為它們返回布爾值，所以不存在精度損失的風險。

1 + 1n;
// → TypeError
123 < 124n;
// → true

API

全局BigInt構造函數(shù)與構造函數(shù)Number類似：將其參數(shù)轉換為BigInt（如前所述）。如果轉換失敗，它拋出一個SyntaxError或 RangeError異常。

BigInt(123);
// → 123n
BigInt(1.5);
// → RangeError
BigInt('1.5');
// → SyntaxError

兩個庫函數(shù)啟用將BigInt值封裝為有符號或無符號整數(shù)，限于特定的位數(shù)。BigInt.asIntN(width, value)將一個BigInt值包裝為一個 width-digit二進制有符號整數(shù)，并將BigInt.asUintN(width, value)一個BigInt值包裝為一個width-digit二進制無符號整數(shù)。例如，如果您正在執(zhí)行64位算術，則可以使用這些API來保持適當?shù)姆秶?/p>

// Highest possible BigInt value that can be represented as a
// signed 64-bit integer.
const max = 2n ** (64n - 1n) - 1n;
BigInt.asIntN(64, max);
→ 9223372036854775807n
BigInt.asIntN(64, max + 1n);
// → -9223372036854775808n
//  ^ negative because of overflow

請注意，只要我們傳遞BigInt超過64位整數(shù)范圍的值（例如，絕對數(shù)值為63位+符號為1位），就會發(fā)生溢出。

BigInt可以準確地表示64位有符號和無符號整數(shù)，這些常用于其他編程語言。兩種新類型的數(shù)組風格，BigInt64Array并且 BigUint64Array更容易有效地表示和操作這些值的列表：

const view = new BigInt64Array(4);
// → [0n, 0n, 0n, 0n]
view.length;
// → 4
view[0];
// → 0n
view[0] = 42n;
view[0];
// → 42n

BigInt64Array確保其值是64位有符號的。

// Highest possible BigInt value that can be represented as a
// signed 64-bit integer.
const max = 2n ** (64n - 1n) - 1n;
view[0] = max;
view[0];
// → 9_223_372_036_854_775_807n
view[0] = max + 1n;
view[0];
// → -9_223_372_036_854_775_808n
//  ^ negative because of overflow

BigUint64Array確保這些值是64位無符號的。

感謝你能夠認真閱讀完這篇文章，希望小編分享的“如何實現(xiàn)超出JavaScript安全整數(shù)限制的數(shù)字計算BigInt”這篇文章對大家有幫助，同時也希望大家多多支持億速云，關注億速云行業(yè)資訊頻道，更多相關知識等著你來學習!