ES6 BigInt 数据类型
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定义和使用
JavaScript 所有数字都保存成 64 位浮点数,这给数值的表示带来了两大限制。一是数值的精度只能到 53 个二进制位(相当于 16 个十进制位),大于这个范围的整数,JavaScript 是无法精确表示的,这使得 JavaScript 不适合进行科学和金融方面的精确计算。二是大于或等于 2 的 1024 次方的数值,JavaScript 无法表示,会返回 Infinity。// 超过 53 个二进制位的数值,无法保持精度 Math.pow(2, 53) === Math.pow(2, 53) + 1 // true // 超过 2 的 1024 次方的数值,无法表示 Math.pow(2, 1024) // Infinity
ES2020 引入了一种新的数据类型 BigInt(大整数),来解决这个问题。BigInt 只用来表示整数,没有位数的限制,任何位数的整数都可以精确表示。const a = 2172141653n; const b = 15346349309n; // BigInt 可以保持精度 a * b // 33334444555566667777n // 普通整数无法保持精度 Number(a) * Number(b) // 33334444555566670000
为了与 Number 类型区别,BigInt 类型的数据必须添加后缀 n。1234 // 普通整数 1234n // BigInt // BigInt 的运算 1n + 2n // 3n
BigInt 同样可以使用各种进制表示,都要加上后缀 n。0b1101n // 二进制 0o777n // 八进制 0xFFn // 十六进制
BigInt 与普通整数是两种值,它们之间并不相等。42n === 42 // false
typeof 运算符对于 BigInt 类型的数据返回 bigint。typeof 123n // 'bigint'
BigInt 可以使用负号(-),但是不能使用正号(+),因为会与 asm.js 冲突。-42n // 正确 +42n // 报错
JavaScript 以前不能计算 70 的阶乘(即70!),因为超出了可以表示的精度。let p = 1; for (let i = 1; i <= 70; i++) { p *= i; } console.log(p); // 1.197857166996989e+100
现在支持大整数了,就可以算了,浏览器的开发者工具运行下面代码,就OK。let p = 1n; for (let i = 1n; i <= 70n; i++) { p *= i; } console.log(p); // 11978571...00000000n
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BigInt 对象
JavaScript 原生提供 BigInt 对象,可以用作构造函数生成 BigInt 类型的数值。转换规则基本与 Number() 一致,将其他类型的值转为 BigInt。BigInt(123) // 123n BigInt('123') // 123n BigInt(false) // 0n BigInt(true) // 1n
BigInt() 构造函数必须有参数,而且参数必须可以正常转为数值,下面的用法都会报错。new BigInt() // TypeError BigInt(undefined) //TypeError BigInt(null) // TypeError BigInt('123n') // SyntaxError BigInt('abc') // SyntaxError
上面代码中,尤其值得注意字符串 123n 无法解析成 Number 类型,所以会报错。参数如果是小数,也会报错。BigInt(1.5) // RangeError BigInt('1.5') // SyntaxError
BigInt 对象继承了 Object 对象的两个实例方法。- BigInt.prototype.toString()
- BigInt.prototype.valueOf()
它还继承了 Number 对象的一个实例方法。- BigInt.prototype.toLocaleString()
此外,还提供了三个静态方法。- BigInt.asUintN(width, BigInt):给定的 BigInt 转为 0 到 2width - 1 之间对应的值。
- BigInt.asIntN(width, BigInt):给定的 BigInt 转为 -2width - 1 到 2width - 1 - 1 之间对应的值。
- BigInt.parseInt(string[, radix]):近似于 Number.parseInt(),将一个字符串转换成指定进制的 BigInt。
const max = 2n ** (64n - 1n) - 1n; BigInt.asIntN(64, max) // 9223372036854775807n BigInt.asIntN(64, max + 1n) // -9223372036854775808n BigInt.asUintN(64, max + 1n) // 9223372036854775808n
上面代码中,max 是 64 位带符号的 BigInt 所能表示的最大值。如果对这个值加 1n,BigInt.asIntN() 将会返回一个负值,因为这时新增的一位将被解释为符号位。而 BigInt.asUintN() 方法由于不存在符号位,所以可以正确返回结果。如果 BigInt.asIntN() 和 BigInt.asUintN() 指定的位数,小于数值本身的位数,那么头部的位将被舍弃。const max = 2n ** (64n - 1n) - 1n; BigInt.asIntN(32, max) // -1n BigInt.asUintN(32, max) // 4294967295n
上面代码中,max 是一个 64 位的 BigInt,如果转为 32 位,前面的 32 位都会被舍弃。下面是 BigInt.parseInt() 的例子。// Number.parseInt() 与 BigInt.parseInt() 的对比 Number.parseInt('9007199254740993', 10) // 9007199254740992 BigInt.parseInt('9007199254740993', 10) // 9007199254740993n
上面代码中,由于有效数字超出了最大限度,Number.parseInt 方法返回的结果是不精确的,而 BigInt.parseInt 方法正确返回了对应的 BigInt。对于二进制数组,BigInt 新增了两个类型 BigUint64Array 和 BigInt64Array,这两种数据类型返回的都是 64 位 BigInt。DataView 对象的实例方法 DataView.prototype.getBigInt64() 和 DataView.prototype.getBigUint64(),返回的也是 BigInt。 -
转换规则
可以使用 Boolean()、Number() 和 String() 这三个方法,将 BigInt 可以转为布尔值、数值和字符串类型。Boolean(0n) // false Boolean(1n) // true Number(1n) // 1 String(1n) // "1"
上面代码中,注意最后一个例子,转为字符串时后缀 n 会消失。另外,取反运算符(!)也可以将 BigInt 转为布尔值。!0n // true !1n // false
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数学运算
数学运算方面,BigInt 类型的 +、-、* 和 ** 这四个二元运算符,与 Number 类型的行为一致。除法运算/会舍去小数部分,返回一个整数。9n / 5n // 1n
几乎所有的数值运算符都可以用在 BigInt,但是有两个例外。- 不带符号的右移位运算符 >>>
- 一元的求正运算符 +
上面两个运算符用在 BigInt 会报错。前者是因为 >>> 运算符是不带符号的,但是 BigInt 总是带有符号的,导致该运算无意义,完全等同于右移运算符>>。后者是因为一元运算符 + 在 asm.js 里面总是返回 Number 类型,为了不破坏 asm.js 就规定 +1n 会报错。BigInt 不能与普通数值进行混合运算。1n + 1.3 // 报错
上面代码报错是因为无论返回的是 BigInt 或 Number,都会导致丢失精度信息。比如 (2n**53n + 1n) + 0.5 这个表达式,如果返回 BigInt 类型,0.5 这个小数部分会丢失;如果返回 Number 类型,有效精度只能保持 53 位,导致精度下降。同样的原因,如果一个标准库函数的参数预期是 Number 类型,但是得到的是一个 BigInt,就会报错。// 错误的写法 Math.sqrt(4n) // 报错 // 正确的写法 Math.sqrt(Number(4n)) // 2
上面代码中,Math.sqrt 的参数预期是 Number 类型,如果是 BigInt 就会报错,必须先用 Number 方法转一下类型,才能进行计算。asm.js 里面,|0 跟在一个数值的后面会返回一个 32 位整数。根据不能与 Number 类型混合运算的规则,BigInt 如果与 |0 进行运算会报错。1n | 0 // 报错
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其他运算
BigInt 对应的布尔值,与 Number 类型一致,即 0n 会转为 false,其他值转为 true。if (0n) { console.log('if'); } else { console.log('else'); } // else
上面代码中,0n 对应 false,所以会进入 else 子句。比较运算符(比如>)和相等运算符(==)允许 BigInt 与其他类型的值混合计算,因为这样做不会损失精度。0n < 1 // true 0n < true // true 0n == 0 // true 0n == false // true 0n === 0 // false
BigInt 与字符串混合运算时,会先转为字符串,再进行运算。'' + 123n // "123"