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如何实现超出JavaScript安全整数限制的数字计算BigInt-创新互联

这篇文章主要介绍了如何实现超出JavaScript安全整数限制的数字计算BigInt,具有一定借鉴价值,感兴趣的朋友可以参考下,希望大家阅读完这篇文章之后大有收获,下面让小编带着大家一起了解一下。

创新互联是由多位在大型网络公司、广告设计公司的优秀设计人员和策划人员组成的一个具有丰富经验的团队,其中包括网站策划、网页美工、网站程序员、网页设计师、平面广告设计师、网络营销人员及形象策划。承接:网站设计制作、做网站、网站改版、网页设计制作、网站建设与维护、网络推广、数据库开发,以高性价比制作企业网站、行业门户平台等全方位的服务。

JavaScript中的基本数据类Number是双精度浮点数,它可以表示的大安全范围是正负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可查看对应的大/小值

const max = 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JavaScript Number:

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JavaScript Number 的安全整数限制,也可以安全地存储和操作大整数。

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

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:

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

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

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` is falsy.

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;
// → ?? ?

结果应该是什么?这里没有好的答案。BigInt不能表示小数,并且 Number不能表示BigInt超出安全整数限制的数字。因此,BigInt和Number 之间的混合操作会导致TypeError异常。

这个规则的唯一例外是比较运算符,比如===(如前所述) <,并且>=- 因为它们返回布尔值,所以不存在精度损失的风险。

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

API

全局BigInt构造函数与构造函数Number类似:将其参数转换为BigInt(如前所述)。如果转换失败,它抛出一个SyntaxError或 RangeError异常。

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

两个库函数启用将BigInt值封装为有符号或无符号整数,限于特定的位数。BigInt.asIntN(width, value)将一个BigInt值包装为一个 width-digit二进制有符号整数,并将BigInt.asUintN(width, value)一个BigInt值包装为一个width-digit二进制无符号整数。例如,如果您正在执行64位算术,则可以使用这些API来保持适当的范围:

// 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

请注意,只要我们传递BigInt超过64位整数范围的值(例如,绝对数值为63位+符号为1位),就会发生溢出。

BigInt可以准确地表示64位有符号和无符号整数,这些常用于其他编程语言。两种新类型的数组风格,BigInt64Array并且 BigUint64Array更容易有效地表示和操作这些值的列表:

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

BigInt64Array确保其值是64位有符号的。

// 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确保这些值是64位无符号的。

感谢你能够认真阅读完这篇文章,希望小编分享的“如何实现超出JavaScript安全整数限制的数字计算BigInt”这篇文章对大家有帮助,同时也希望大家多多支持创新互联成都网站设计公司,关注创新互联成都网站设计公司行业资讯频道,更多相关知识等着你来学习!

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