JavaScript BigInt 详解

BigInt 是 JavaScript 中的一种数字类型，可以用来表示任意精度的整数。这意味着它可以表示大于 Number.MAX_SAFE_INTEGER (2^53 - 1) 的整数，而不会出现精度丢失的问题。

为什么需要 BigInt

JavaScript 的 Number 类型使用 IEEE 754 双精度浮点数格式表示，这意味着：

1. 它能安全表示的最大整数是 2^53 - 1 (即 9007199254740991)
2. 超过这个值后，整数运算可能会失去精度

console.log(9007199254740992 === 9007199254740993); // true，因为精度丢失

BigInt 解决了这个问题，可以表示任意大的整数。

创建 BigInt

有几种方式可以创建 BigInt：

1. 在数字后面加 n

   const bigInt = 1234567890123456789012345678901234567890n;
   

2. 使用 BigInt() 函数

   const bigInt = BigInt("1234567890123456789012345678901234567890");
   

3. 从其他 BigInt 运算得到

   const bigInt = BigInt(Number.MAX_SAFE_INTEGER) * 2n;
   

BigInt 的特性

1. 类型不同：BigInt 和 Number 是不同类型的值

   typeof 1n; // "bigint"
   typeof 1;  // "number"
   

2. 不能混合运算：BigInt 不能与 Number 直接进行运算

   1n + 2; // TypeError: Cannot mix BigInt and other types
   

3. 比较可行：BigInt 和 Number 可以比较

   1n == 1; // true
   1n === 1; // false (类型不同)
   2n > 1; // true
   

4. 转换：可以显式转换

   Number(1n); // 1
   BigInt(1); // 1n
   

BigInt 运算

BigInt 支持大多数数学运算：

// 加法
const sum = 12345678901234567890n + 98765432109876543210n;

// 减法
const difference = 10000000000n - 9999999999n;

// 乘法
const product = 123456789n * 987654321n;

// 除法 (会向下取整)
const quotient = 100n / 3n; // 33n

// 取余
const remainder = 100n % 3n; // 1n

// 指数运算
const power = 2n ** 10n; // 1024n

BigInt 的限制

1. 不能用于 Math 对象的方法

   Math.sqrt(16n); // TypeError
   

2. 不能与 Number 混合运算

   1n + 1; // TypeError
   

3. JSON 序列化问题

   JSON.stringify({ value: 1n }); // TypeError
   

4. 不能使用无符号右移运算符 (>>>)

   1n >>> 1n; // TypeError
   

实际应用场景

1. 大整数计算：金融、密码学等领域需要精确的大整数计算
2. 高精度时间戳：处理纳秒级时间戳
3. 大ID处理：如Twitter的雪花算法生成的ID
4. 数学计算：大数阶乘、斐波那契数列等

示例：计算大数阶乘

function factorial(n) {
  let result = 1n;
  for (let i = 2n; i <= n; i++) {
    result *= i;
  }
  return result;
}

console.log(factorial(100n).toString());
// 输出: 93326215443944152681699238856266700490715968264381621468592963895217599993229915608941463976156518286253697920827223758251185210916864000000000000000000000000

浏览器兼容性

BigInt 是相对较新的特性，在以下环境中支持：

• Node.js: 10.4.0 及以上
• Chrome: 67 及以上
• Firefox: 68 及以上
• Safari: 14 及以上
• Edge: 79 及以上

不支持 IE 和旧版浏览器。

总结

BigInt 为 JavaScript 带来了处理大整数的能力，解决了 Number 类型的精度限制问题。虽然它有一些使用限制，但在需要处理大整数的场景中非常有用。使用时需要注意类型转换和兼容性问题。