JavaScript 中的 ‘BigInt’ 内部实现：突破 64 位限制实现‘无限精度’的内存扩展
引言
在 JavaScript 中，传统的数字类型（Number）是双精度浮点数（IEEE 754），其精度有限，最大安全整数约为 ( 2^{53} )。当处理超出此范围的整数时，JavaScript 会遇到精度丢失或溢出的问题。为了解决这个问题，ECMAScript 2020 引入了 ‘BigInt’ 类型，允许我们处理任意精度的整数。本文将深入探讨 ‘BigInt’ 的内部实现，了解它是如何突破 64 位限制实现‘无限精度’的内存扩展。
BigInt 的背景
在 JavaScript 中，当尝试使用大于 ( 2^{53} ) 的数字时，会发生溢出，导致精度丢失。例如：
let bigNumber = Number.MAX_SAFE_INTEGER + 1;
console.log(bigNumber); // 输出：9007199254740992
console.log(bigNumber + 1); // 输出：9007199254740992如上所示，当 bigNumber 加 1 后，其值并没有改变，因为已经超过了双精度浮点数的表示范围。
为了解决这个问题，ECMAScript 2020 引入了 ‘BigInt’ 类型。’BigInt’ 可以表示任意精度的整数，不受 64 位限制。
BigInt 的内部实现
‘BigInt’ 的内部实现主要基于以下两个关键点：
- 字符串表示：’BigInt’ 使用字符串表示法来存储和表示整数。
- 内存扩展：’BigInt’ 通过动态分配内存来扩展其表示范围。
字符串表示
与传统的数字类型不同，’BigInt’ 使用字符串来存储和表示整数。这意味着 ‘BigInt’ 可以表示任意长度的整数，只要内存足够。
例如：
let bigNumber = BigInt('123456789012345678901234567890');
console.log(bigNumber); // 输出：123456789012345678901234567890n在上面的例子中，bigNumber 是一个 ‘BigInt’ 类型，它使用字符串 ‘123456789012345678901234567890’ 来表示一个任意精度的整数。
内存扩展
‘BigInt’ 通过动态分配内存来扩展其表示范围。当创建一个 ‘BigInt’ 对象时，JavaScript 引擎会根据需要分配足够的内存来存储该整数。
例如：
let bigNumber = BigInt('1234567890123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890');
console.log(bigNumber); // 输出：1234567890123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890n在上面的例子中，bigNumber 是一个 ‘BigInt’ 类型，它使用字符串 ‘1234567890123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890’ 来表示一个任意精度的整数。JavaScript 引擎会根据需要动态分配内存来存储该整数。
BigInt 的应用
‘BigInt’ 在许多场景下都非常有用，例如：
- 大整数运算：在需要处理大整数运算的场景中，’BigInt’ 可以避免精度丢失。
- 区块链：在区块链技术中，’BigInt’ 可以用于表示交易金额、区块高度等。
- 加密：在加密算法中，’BigInt’ 可以用于表示密钥、随机数等。
以下是一些使用 ‘BigInt’ 的代码示例：
大整数运算
let bigNumber1 = BigInt('123456789012345678901234567890');
let bigNumber2 = BigInt('987654321098765432109876543210');
let sum = bigNumber1 + bigNumber2;
console.log(sum); // 输出：1111111110111111111011111111010n区块链
let blockHeight = BigInt('1000000');
console.log(blockHeight); // 输出：1000000n加密
let key = BigInt('1234567890123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890');
console.log(key); // 输出：1234567890123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890n总结
‘BigInt’ 是 JavaScript 中一种非常强大的类型，它允许我们处理任意精度的整数。通过使用字符串表示法和动态内存分配，’BigInt’ 可以突破 64 位限制，实现‘无限精度’的内存扩展。本文深入探讨了 ‘BigInt’ 的内部实现，并提供了多个应用场景和代码示例。
在未来的 JavaScript 开发中，’BigInt’ 将会变得越来越重要。了解 ‘BigInt’ 的内部实现和应用场景，将有助于我们更好地利用这一强大的特性。