JS `BigInt` (ES2020)：处理任意精度整数 - 智猿学院-IT界的百科全书

各位靓仔靓女，老少爷们，大家好！今天咱来聊聊JavaScript里的“大块头”—— BigInt。这玩意儿啊，说白了，就是用来解决JavaScript处理整数精度问题的一把利器。

开场白：为啥我们需要 BigInt？

话说当年，JavaScript它老人家出生的时候，也没想到自己能火成这样。那时候，它定义数字就用一个 Number 类型，基于 IEEE 754 双精度浮点数标准。这标准吧，好处是能表示小数，坏处是整数的精度有限。它能精确表示的整数范围是 -2⁵³ 到 2⁵³ – 1，也就是大约 -9千万亿到 9千万亿之间。

超过这个范围咋办？凉拌呗！JavaScript会默默地帮你进行近似，结果就变成了“不是你想要的结果”。比如说：

console.log(Number.MAX_SAFE_INTEGER); // 9007199254740991
console.log(Number.MAX_SAFE_INTEGER + 1); // 9007199254740992
console.log(Number.MAX_SAFE_INTEGER + 2); // 9007199254740992  (WTF? 期望是9007199254740993啊！)

看见没？加2的结果跟加1一样！这要是用在金融计算、密码学、或者其他需要精确整数的场景，那可就翻车了。所以，BigInt 就应运而生了，专门来拯救这些“大”数字。

BigInt：闪亮登场！

BigInt 是 ES2020 引入的新类型，它允许我们安全地存储和操作任意大小的整数。记住，是任意大小！只要你内存够大，多大的数都能hold住。

创建 BigInt 的两种姿势

数字后面加 n: 这是最简单粗暴的方式。

const bigNumber = 12345678901234567890n;
console.log(bigNumber); // 12345678901234567890n
console.log(typeof bigNumber); // bigint

使用 BigInt() 构造函数: 这种方式更灵活，可以把字符串或者数字转换成 BigInt。
```
const bigNumberFromString = BigInt("98765432109876543210");
const bigNumberFromNumber = BigInt(123); //小心使用，超过安全范围的number转换可能不精确
console.log(bigNumberFromString); // 98765432109876543210n
console.log(bigNumberFromNumber); // 123n
```
注意： 使用 BigInt() 构造函数从 Number 创建 BigInt 时要小心。如果 Number 超出了安全整数范围，转换的结果可能是不精确的。最好是从字符串创建。

BigInt 的运算：小心有坑！

BigInt 支持大部分的算术运算符，比如 +、-、*、/、%、**。但是，要注意以下几点：

BigInt 只能和 BigInt 运算: 不能直接和普通的 Number 类型混着算。如果你非要混着算，JavaScript会毫不留情地抛出一个 TypeError。

const bigNumber = 10n;
const regularNumber = 5;

//console.log(bigNumber + regularNumber); // TypeError: Cannot mix BigInt and other types

// 必须先转换成同一种类型才能运算
console.log(bigNumber + BigInt(regularNumber)); // 15n
console.log(Number(bigNumber) + regularNumber); // 15

除法会向下取整: BigInt 的除法结果会舍弃小数部分，只保留整数部分。
```
const a = 10n;
const b = 3n;
console.log(a / b); // 3n  (不是 3.3333...)
```

位运算符: BigInt 支持位运算符，如 & (按位与), | (按位或), ^ (按位异或), ~ (按位非), << (左移), >> (右移)。

const x = 5n; // 二进制 101
const y = 3n; // 二进制 011

console.log(x & y); // 1n (二进制 001)
console.log(x | y); // 7n (二进制 111)
console.log(x ^ y); // 6n (二进制 110)
console.log(x << 1n); // 10n (二进制 1010)
console.log(x >> 1n); // 2n (二进制 010)

比较运算符: BigInt 可以使用比较运算符，如 ==, ===, !=, !==, <, >, <=, >=。BigInt 和 Number 在进行松散相等 (==) 比较时，会进行类型转换。但是，强烈建议使用严格相等 (===) 避免意外的类型转换。
```
console.log(10n == 10); // true
console.log(10n === 10); // false
console.log(10n > 5);  // true
console.log(5n > 10); // false
```
一元取正/取反运算符： BigInt 支持一元取正 (+) 和取反 (-) 运算符。
```
const a = 5n;
console.log(+a); // 5n
console.log(-a); // -5n
```

BigInt 的一些常用方法

BigInt 本身没有太多内置方法，但可以结合其他JavaScript特性进行操作。

转换为字符串: 使用 String() 或者 toString() 方法将 BigInt 转换为字符串。

const bigNumber = 12345678901234567890n;
const str = String(bigNumber);
console.log(str); // "12345678901234567890"

转换为 Number (要小心): 可以使用 Number() 将 BigInt 转换为 Number。 但是！ 如果 BigInt 的值超出了 Number 的安全整数范围，转换的结果会失去精度。所以，除非你确定 BigInt 的值在安全范围内，否则不要轻易转换。

const safeBigNumber = 100n;
const unsafeBigNumber = 9007199254740992n; // 超过安全范围

console.log(Number(safeBigNumber)); // 100
console.log(Number(unsafeBigNumber)); // 9007199254740992 (看似一样，但可能不精确)
console.log(Number(unsafeBigNumber + 1n)); // 9007199254740992 （精度丢失了！）

BigInt 的应用场景

金融计算: 处理货币、股票等需要高精度计算的场景。
密码学: 在加密算法中，经常需要处理大整数。
科学计算: 某些科学计算需要处理超出 Number 安全范围的整数。
ID生成: 生成全局唯一ID，避免ID冲突。
大型游戏: 一些大型游戏，比如区块链游戏，需要处理大量的数字。

BigInt 的一些限制

不能用于 Math 对象的方法: Math.sqrt(), Math.pow() 等方法不支持 BigInt。你需要自己实现这些方法或者使用第三方库。

JSON 序列化/反序列化: 默认情况下，JSON.stringify() 不支持 BigInt。你需要自己实现序列化和反序列化的逻辑。一个常见的做法是将 BigInt 转换为字符串。

const bigNumber = 12345678901234567890n;

const json = JSON.stringify({ value: bigNumber.toString() }); // 转换为字符串
console.log(json); // {"value":"12345678901234567890"}

const parsed = JSON.parse(json, (key, value) => {
  if (key === 'value') {
    return BigInt(value); // 转换回 BigInt
  }
  return value;
});

console.log(parsed.value); // 12345678901234567890n

浏览器兼容性: 虽然BigInt是ES2020标准，但仍然需要考虑浏览器的兼容性。对于不支持BigInt的浏览器，你需要使用polyfill或者使用其他替代方案。

代码示例：斐波那契数列

用 BigInt 计算斐波那契数列，妈妈再也不用担心我溢出了！

function fibonacci(n) {
  if (n <= 1) {
    return BigInt(n);
  }

  let a = 0n;
  let b = 1n;

  for (let i = 2; i <= n; i++) {
    const temp = a + b;
    a = b;
    b = temp;
  }

  return b;
}

console.log(fibonacci(10));   // 55n
console.log(fibonacci(50));   // 12586269025n
console.log(fibonacci(100));  // 354224848179261915075n

总结：BigInt 的优缺点

特性	优点	缺点
精度	可以精确表示任意大小的整数，避免了 `Number` 类型的精度问题。	性能比 `Number` 慢，因为需要更多的内存和计算资源。
运算	支持大部分的算术运算符和位运算符。	不能直接和 `Number` 类型混合运算，需要进行类型转换。除法会向下取整。不能用于 `Math` 对象的方法。
应用场景	金融计算、密码学、科学计算、ID生成、大型游戏等需要高精度整数的场景。	JSON 序列化/反序列化需要特殊处理。浏览器兼容性需要考虑。
使用方式	简单易用，可以通过在数字后面加 `n` 或者使用 `BigInt()` 构造函数创建。	从 `Number` 创建 `BigInt` 时要小心，如果 `Number` 超出了安全整数范围，转换的结果可能是不精确的。

彩蛋：BigInt 和 Number 的爱恨情仇

BigInt 和 Number 就像一对欢喜冤家。 Number 擅长处理小数和中小型的整数，速度快，效率高。 BigInt 擅长处理超大整数，精度高，但速度稍慢。它们各有优缺点，在不同的场景下发挥着不同的作用。

在选择使用 BigInt 还是 Number 时，要根据实际需求进行权衡。如果你需要处理的整数超出了 Number 的安全范围，或者需要高精度的计算，那么 BigInt 是你的不二之选。如果你只需要处理中小型的整数，并且对性能有较高的要求，那么 Number 仍然是更好的选择。

总结一下：

BigInt 虽好，但也要注意使用场景和限制。只有在真正需要处理大整数的时候，才应该考虑使用它。不要为了用而用，否则可能会适得其反。

好了，今天的 BigInt 讲座就到这里。希望大家以后在遇到需要处理大整数的场景时，能够想起我今天讲的内容，并且能够熟练地运用 BigInt，写出更加健壮和可靠的代码。

散会！祝大家编码愉快！

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