JavaScript的BigInt类型是什么?如何使用?

javascript引入bigint是为了解决number类型无法安全表示超大整数的问题,1 bigint能表示任意精度的整数,避免超出number.max_safe_integer导致的精度丢失;2 创建方式包括加n后缀或使用bigint()构造函数;3 支持常规算术和位运算,但除法结果会截断小数部分;4 与number不可直接混合运算,需显式转换;5 比较时宽松相等会类型转换,严格相等不会;6 json序列化需自定义处理;7 不支持math对象方法;8 0n为假值,其他为真值;9 性能上不如number,适用于特定高精度场景。

JavaScript的BigInt类型是什么?如何使用?

JavaScript的BigInt类型是ES2020引入的一种新的原始数据类型,它能够表示任意大的整数。这意味着我们不再受限于Number类型所能安全表示的最大整数(Number.MAX_SAFE_INTEGER,即2的53次方减1),可以处理比这个范围更大的整数,而不会丢失精度。

JavaScript的BigInt类型是什么?如何使用?

在JavaScript中,使用BigInt并不复杂,但有一些关键点需要注意。

最直接的方式是在整数后面加上一个n后缀来创建BigInt字面量,比如123n。你也可以使用BigInt()构造函数将Number或字符串转换为BigInt,例如BigInt(123)BigInt("123456789012345678901234567890n")

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JavaScript的BigInt类型是什么?如何使用?

BigInt支持所有常规的算术运算符:加法(+)、减法(-)、乘法(*)、除法(/)、求模(%)和幂运算(**)。位运算符(&|^~<<>>>>>)也同样适用。需要注意的是,BigInt的除法操作会截断小数部分,返回一个整数BigInt,这和Number的浮点数除法有所不同。

在比较方面,BigInt可以与Number进行比较,使用==(宽松相等)会进行类型转换,而===(严格相等)则不会,因此123n === 123会是false。BigInt也可以和BigInt之间进行大小比较。

JavaScript的BigInt类型是什么?如何使用?

一个重要的细节是,BigInt和Number不能直接混合进行算术运算。例如,10n + 5会抛出一个TypeError。这是为了避免潜在的精度损失问题,强制开发者明确地进行类型转换。如果你需要混合运算,必须先将其中一个操作数转换为与另一个操作数相同的类型。

为什么JavaScript需要BigInt?它解决了哪些实际问题?

说实话,作为一名开发者,我个人觉得BigInt的出现,简直是解决了一个长久以来的痛点。你可能遇到过这样的场景:处理一些ID,或者进行加密计算,或者在一些金融应用中,突然发现你的数字超出了Number.MAX_SAFE_INTEGER,然后,精度问题就像幽灵一样出现了。

JavaScript的Number类型是基于IEEE 754双精度浮点数标准实现的。这个标准设计之初是为了兼顾整数和浮点数,但它有一个固有的限制:它只能精确表示介于-2^53和2^53之间的整数。一旦你超出了这个范围,比如尝试表示一个非常大的数据库ID,或者一个加密哈希值,你就会发现数字的末尾开始变得不准确,原本应该是唯一的ID,结果却可能和另一个ID一样,或者计算结果莫名其妙地错了。这可不是闹着玩的,尤其是在涉及金钱或者敏感数据的应用里,这种不确定性简直是噩梦。

BigInt的引入,就是为了填补这个空白。它让JavaScript能够原生支持任意精度的整数运算。这意味着我们可以安全地处理那些超长的数字串,比如区块链中的交易哈希、高精度的时间戳、科学计算中遇到的巨大数值,甚至是那些几十位长的商品批次号。在我看来,它不是一个日常使用的类型,但它在特定领域,比如Web3、金融后端数据处理、或任何需要处理巨型整数的场景下,是不可或缺的。它提供了一种可靠的方式来确保数据的完整性,避免了因为语言底层限制而导致的潜在错误。

BigInt与其他数据类型交互时有哪些常见的陷阱和注意事项?

BigInt的设计哲学,我觉得是“安全第一”,所以它在与其他数据类型交互时,显得有些“固执”,这也就导致了一些常见的陷阱。

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一个最让我印象深刻的“坑”就是BigInt和Number不能直接混合运算。比如你写了10n + 5,它不会像其他弱类型语言那样自动帮你转换,而是直接抛一个TypeError。这背后的逻辑其实是好的,因为如果允许隐式转换,那么在Number精度不足以表示BigInt时,就会发生静默的数据丢失,这比一个明确的错误要糟糕得多。所以,当你需要将BigInt与Number一起使用时,你必须手动进行类型转换,要么把Number转成BigInt(10n + BigInt(5)),要么把BigInt转成Number(Number(10n) + 5),但后者要小心精度问题。

另一个需要注意的地方是JSON.stringify()。如果你尝试直接序列化一个包含BigInt的JavaScript对象,你会发现它会抛出TypeError: Do not know how to serialize a BigInt。这是因为JSON标准本身没有BigInt这种数据类型。解决办法通常是提供一个自定义的replacer函数,将BigInt转换为字符串,例如:

JSON.stringify(obj, (key, value) => {  return typeof value === 'bigint' ? value.toString() : value;});

反过来,解析时也需要特别处理,因为解析回来后它就变成了一个字符串,而不是BigInt了。

还有,Math对象的方法,比如Math.max()Math.min()Math.abs()等,都不支持BigInt。如果你想对BigInt进行这些操作,你需要自己实现或者找到相应的库函数,因为Math对象是为Number类型设计的。这在使用时确实会让人感到不便,但考虑到BigInt的任意精度特性,重新实现这些函数也是可以理解的。

最后,布尔上下文中的BigInt行为也值得一提。0n被认为是假值(falsy),而所有其他BigInt值(包括负数)都是真值(truthy)。这和Number的0是假值,其他非零数是真值是一致的。

使用BigInt对性能有何影响?未来它会如何发展?

谈到BigInt的性能,我个人的经验是,它肯定不如原生的Number类型快。这不是因为BigInt实现得不好,而是由它的本质决定的:它要处理任意大的整数,这意味着它不能像固定大小的Number那样,直接利用CPU底层的算术逻辑单元(ALU)进行单周期操作。BigInt的运算通常涉及到模拟长整数的算术,这需要更多的CPU周期和内存分配。

举个例子,一个简单的BigInt加法,可能需要在内部进行多位数的加法运算,这比两个Number的加法复杂得多。所以,如果你的应用场景不需要处理超出Number.MAX_SAFE_INTEGER范围的数字,那么坚持使用Number是更明智的选择,因为它的性能优势是显而易见的。BigInt是为解决精度问题而生的,而不是为了提升通用整数运算的性能。在内存方面,一个非常大的BigInt也会比一个Number占用更多的内存,因为它的存储大小是动态的,取决于数字的位数。

至于BigInt的未来发展,我觉得它会变得越来越重要,尤其是在Web技术栈中。随着区块链、WebAssembly、加密货币等领域的发展,对大整数计算的需求只会增多。

未来,我预想会有更多标准库和API开始原生支持BigInt,减少我们手动转换的麻烦。比如,WebAssembly现在已经有了BigInt的支持,这意味着在高性能计算场景下,JavaScript和WebAssembly之间传递大整数会更加顺畅。同时,可能会有更多的第三方库和框架,在底层对BigInt进行优化和封装,让开发者在使用时感知不到太多性能上的差异,或者至少能够更容易地管理这些差异。

在我看来,BigInt已经很好地填补了JavaScript在数值处理上的一个关键空白。它不会成为日常编程的主角,但它在那些需要绝对精度和处理巨型整数的特定领域,会持续发挥其不可替代的作用。它代表了JavaScript在向更广阔、更复杂的计算领域迈进的决心。

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