超出JavaScript安全整数限制的数字计算BigInt详解
JavaScript中的基本数据类Number是双精度浮点数,它可以表示的最大安全范围是正负9007199254740991,也就是2的53次方减一,在浏览器控制台分别输入Number.MAX_SAFE_INTEGER和Number.MIN_SAFE_INTEGER可查看对应的最大/小值
constmax=Number.MAX_SAFE_INTEGER; //→9_007_199_254_740_991 //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为千位数。数字文字分隔符提案对普通的JavaScript数字文字使用正确。
将这个最大值加一,可以得到预期的结果:
max+1; //→9_007_199_254_740_992✅
但是,如果我们再次增加它,结果不再可以完全表示为JavaScriptNumber:
max+2; //→9_007_199_254_740_992❌
我们会发现max+1和max+2的结果一样。只要我们在JavaScript中获得这个特定的值,就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)的任何计算可能会失去精度。出于这个原因,我们只能依靠安全范围内的数字整数值。
BigInt
BigInt是JavaScript中的一个新的原始类型,可以用任意精度表示整数。使用BigInt,即使超出JavaScriptNumber的安全整数限制,也可以安全地存储和操作大整数。
chrome67+开始支持BigInt,本文所有demo都是基于chrome67。
要创建一个BigInt,在数字后面添加n后缀即可,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:
BigInt(Number.MAX_SAFE_INTEGER)+2n; //→9_007_199_254_740_993n✅
我们将两个Number相乘:
1234567890123456789*123; //→151851850485185200000❌
查看上面两个数字,末尾分别是9和3,9*3=27,然而结果末尾却是000,明显是错误的,让我们用BigInt代替:
1234567890123456789n*123n; //→151851850485185185047n✅
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,BigInt我们可以执行正确的整数运算而不必担心失去精度。
BigInt是JavaScript语言中的一个原始类型。因此,可以使用typeof操作符检测到这种类型:
typeof123; //→'number' typeof123n; //→'bigint'
因为BigInts是一个单独的类型,所以aBigInt永远不会等于aNumber,例如42n!==42。要比较aBigInt和aNumber,在比较之前将其中一个转换为另一个的类型或使用abstractequal(==):
42n===BigInt(42); //→true 42n==42; //→true
当强制转换为布尔型(使用if,&&,||,或Boolean(int)),BigInt按照和Number相同的逻辑转换。
if(0n){ console.log('if'); }else{ console.log('else'); } //→logs'else',because`0n`isfalsy.
运算符
BigInt支持最常见的运算符,二元运算符+、-、*、**、/、%都正常工作,按位操作|,&,<<,>>和Number是一样的
(7+6-5)*4**3/2%3; //→1 (7n+6n-5n)*4n**3n/2n%3n; //→1n
一元运算符-可以用来表示一个负值BigInt,例如-42n。一元+是不支持的,因为它会破坏asm.js代码,在asm.js中+x总是抛出异常。
另外一个问题是,不允许在BigInt和Number之间混合运算。看看这个例子:
BigInt(Number.MAX_SAFE_INTEGER)+2.5; //→??