BigInt：JavaScript 中的任意精度整數
BigInt 是 JavaScript 中一種新的數值型原始類型，能夠表示具有任意精度的整數。通過 BigInt，您可以安全地存儲並操作超出數值類型安全整數範圍的大整數。本文通過一些使用案例，並將 BigInt 與 JavaScript 中的 Number 進行比較，來解釋 Chrome 67 中的新功能。
使用案例
任意精度的整數為 JavaScript 解鎖了許多新的使用場景。
BigInt 使正確執行整數運算無溢出成為可能。這一點本身就帶來了無數新的可能性。例如，在金融技術中，大數的數學運算很常見。
大型整數 ID 和 高精度時間戳 無法安全地用 JavaScript 的 Number 表示。這 經常 導致 現實中的 Bug，迫使 JavaScript 開發者將它們表示為字符串。而使用 BigInt 後，這些數據現在可以用數值來表示。
BigInt 可以成為最終 BigDecimal 實現的基礎。這對表示具有小數精度的金額以及對其進行準確運算（即解決 0.10 + 0.20 !== 0.30 問題）非常有用。
以前，有這類使用場景的 JavaScript 應用程序必須依靠用戶空間的庫來模擬類似 BigInt 的功能。當 BigInt 廣泛可用後，此類應用程序可以拋棄這些運行時依賴，轉而使用原生的 BigInt。這有助於減少加載時間、解析時間和編譯時間，此外還能顯著提升運行時性能。
現狀：Number
JavaScript 中的 Number 是以 雙精度浮點數 表示的。這意味著它們具有有限的精度。Number.MAX_SAFE_INTEGER 常量表示可以安全遞增的最大整數。它的值是 2**53-1。
const max = Number.MAX_SAFE_INTEGER;
// → 9_007_199_254_740_991
注意： 為了方便閱讀，我將這個大數的數字以千為單位進行分組，使用下劃線作為分隔符。數值文字分隔符提案 使得通用的 JavaScript 數值文字也可以這樣表示。
將它遞增一次會得到預期的結果：
max + 1;
// → 9_007_199_254_740_992 ✅
但是，如果再遞增一次，結果將不再是 JavaScript Number 可以精確表示的：
max + 2;
// → 9_007_199_254_740_992 ❌
注意 max + 1 和 max + 2 的結果是一樣的。在 JavaScript 中，當我們得到這個特定值時，無法判斷是否準確。對於超出安全整數範圍的整數進行任何計算（即從 Number.MIN_SAFE_INTEGER 到 Number.MAX_SAFE_INTEGER 之外），都可能導致精度損失。因此，我們只能依賴於安全範圍內的數值整數。
新熱點：BigInt
BigInt 是 JavaScript 中一種新的數值型原始類型，能夠表示具有任意精度的整數。通過BigInt，您可以安全地存儲並操作超出Number安全整數範圍的大整數。
要創建 BigInt，請在任意整數文字後添加 n 後綴。例如，將 123 轉換為 123n。全球的 BigInt(number) 函數可以用來將 Number 轉換為 BigInt。換句話說，BigInt(123) === 123n。讓我們使用這兩種技術來解決前面的問題：
BigInt(Number.MAX_SAFE_INTEGER) + 2n;
// → 9_007_199_254_740_993n ✅
這裡是另一個例子，我們在其中乘以兩個 Number：
1234567890123456789 * 123;
// → 151851850485185200000 ❌
看著最不重要的位數，9 和 3，我們知道乘法的結果應該以 7 結尾（因為 9 * 3 === 27）。然而，結果卻以一堆零結尾。這顯然是錯的！讓我們改用 BigInt 再試一次：
1234567890123456789n * 123n;
// → 151851850485185185047n ✅
這次我們得到了正確的結果。
Number 的安全整數限制並不適用於 BigInt。因此，使用 BigInt 我們可以進行正確的整數算術，而無需擔心精度丟失。
一個新的原始型別
BigInt 是 JavaScript 語言中的一個新原始型別。作為一個新的型別，BigInt 可以通過 typeof 運算子檢測其型別:
typeof 123;
// → 'number'
typeof 123n;
// → 'bigint'
因為 BigInt 是一個獨立的型別，所以 BigInt 與 Number 在嚴格相等時永遠不相等，例如 42n !== 42。要將 BigInt 與 Number 進行比較，請在執行比較之前將其中之一轉換為另一個型別，或者使用抽象等於 (==):
42n === BigInt(42);
// → true
42n == 42;
// → true
當強制轉換為布林值 (例如在使用 if, &&, || 或 Boolean(int) 時)， BigInt 遵循與 Number 相同的邏輯。
if (0n) {
console.log('if');
} else {
console.log('else');
}
// → logs 'else', 因為 `0n` 是假值。
運算子
BigInt 支援最常用的運算子。二元 +, -, * 和 ** 都能如預期工作。/ 和 % 也能工作，並根據需要向零取整。按位運算子 |, &, <<, >>, 和 ^ 假定以二補數表示負值，正如它們在 Number 中所做的。
(7 + 6 - 5) * 4 ** 3 / 2 % 3;
// → 1
(7n + 6n - 5n) * 4n ** 3n / 2n % 3n;
// → 1n
一元 - 可以用於表示負的 BigInt 值，例如 -42n。一元 + 不支持，因為它會破壞 asm.js 代碼中對 +x 一直生成 Number 或拋出例外的期望。
需要注意的是，不允許將 BigInt 和 Number 混合操作。這是一件好事，因為任何隱式的強制轉換可能會丟失資訊。考慮這個例子:
BigInt(Number.MAX_SAFE_INTEGER) + 2.5;
// → ?? 🤔
結果應該是什麼？這裡沒有好的答案。BigInt 無法表示小數，而 Number 無法在安全整數範圍外表示 BigInt。因此，混合操作會導致 TypeError 例外。
唯一的例外是比較運算子，例如 ===（如前所述）、< 和 >= ——因為它們返回布林值，沒有精度丟失的風險。
1 + 1n;
// → TypeError
123 < 124n;
// → true
因為 BigInt 和 Number 通常不能混合，因此請避免重載或魔術般地將現有代碼“升級”為使用 BigInt 而不是 Number。決定您要在哪個範疇內操作，然後堅持該選擇。對於_新的_潛在大整數操作的 API，BigInt 是最佳選擇。而對於已知在安全整數範圍內的整數值，Number 仍然是合理的。
需要注意另一件事是，無符號右移 (>>>)對 BigInt 無意義，因為它們總是有符號的。因此，BigInt 不支持 >>>。
API
一些新的 BigInt 特定 API 可供使用。
全域的 BigInt 建構函數類似於 Number 建構函數：它將其引數轉換為 BigInt（如前面所述）。如果轉換失敗，則拋出 SyntaxError 或 RangeError 例外。
BigInt(123);
// → 123n
BigInt(1.5);
// → RangeError
BigInt('1.5');
// → SyntaxError
第一個例子中我們向 BigInt() 傳遞了一個數字字面值。這是一個不好的寫法，因為 Number 存在精度丟失的問題，因此在 BigInt 的轉換發生之前我們可能已經丟失了精度：
BigInt(123456789123456789);
// → 123456789123456784n ❌
基於此原因，我們建議要麼使用 BigInt 字面量語法（帶 n 後綴），要麼將字串（而不是 Number！）傳遞給 BigInt()：
123456789123456789n;
// → 123456789123456789n ✅
BigInt('123456789123456789');
// → 123456789123456789n ✅
兩個函數庫可用於將 BigInt 值包裹為有限位元的有符號或無符號整數。BigInt.asIntN(width, value) 將 BigInt 值包裹為 width 位元的二進位有符號整數，而 BigInt.asUintN(width, value) 將 BigInt 值包裹為 width 位元的二進位無符號整數。例如，如果您在執行 64 位算術操作，可以使用這些 API 在適當範圍內工作：
// 能夠表示為有符號64位整數的最大可能 BigInt 值。
const max = 2n ** (64n - 1n) - 1n;
BigInt.asIntN(64, max);
// → 9223372036854775807n
BigInt.asIntN(64, max + 1n);
// → -9223372036854775808n
// ^ 因為溢出的負值
注意當我們傳入超過 64 位元整數範圍（即絕對數值 63 位元 + 1 位元符號）的 BigInt 值時，溢位會立即發生。
BigInt 使準確表示 64 位元有符號和無符號整數成為可能，這在其他程式語言中經常使用。新增的兩種類型化陣列類型 BigInt64Array 和 BigUint64Array 讓表示和操作此類數值的清單更加高效：
const view = new BigInt64Array(4);
// → [0n, 0n, 0n, 0n]
view.length;
// → 4
view[0];
// → 0n
view[0] = 42n;
view[0];
// → 42n
BigInt64Array 類型確保其值保持在有符號的 64 位元限制內。
// 可以表示為有符號 64 位元整數的最大 BigInt 值。
const max = 2n ** (64n - 1n) - 1n;
view[0] = max;
view[0];
// → 9_223_372_036_854_775_807n
view[0] = max + 1n;
view[0];
// → -9_223_372_036_854_775_808n
// ^ 因為溢位導致為負
BigUint64Array 類型則使用無符號的 64 位元限制完成相同操作。
Polyfilling 與轉譯 BigInts
撰寫本文時，只有 Chrome 支援 BigInt。其他瀏覽器積極在實現這項功能。但如果你希望 今天 就使用 BigInt 功能而不犧牲瀏覽器相容性呢？很高興你問了！答案至少可以說是有趣的。
與大多數其他現代 JavaScript 功能不同，BigInt 無法合理地轉譯至 ES5。
BigInt 提案更改了運算符的行為（例如 +、>= 等）以支援 BigInt。這些更改無法直接 Polyfill，這也使得在大多數情況下難以使用 Babel 或類似工具將 BigInt 程式碼轉譯為回退程式碼。原因是在這種轉譯中必須以某個函數呼叫替換程式中的每一個運算符，以對輸入進行型別檢查，這會帶來無法接受的運行時性能損失。此外，這還會大幅增加任何轉譯後的程式包的檔案大小，不利於下載、解析和編譯時間。
更可行和面向未來的解決方案是暫時使用 JSBI 庫來撰寫程式碼。JSBI 是 BigInt 在 V8 和 Chrome 的 JavaScript 移植版本——根據設計，它的行為與原生 BigInt 功能完全一致。不同之處在於它不是依賴語法，而是公開 一個 API：
import JSBI from './jsbi.mjs';
const max = JSBI.BigInt(Number.MAX_SAFE_INTEGER);
const two = JSBI.BigInt('2');
const result = JSBI.add(max, two);
console.log(result.toString());
// → '9007199254740993'
一旦你關心的所有瀏覽器都原生支援 BigInt，你可以使用 babel-plugin-transform-jsbi-to-bigint 將你的程式碼轉譯為原生 BigInt 程式碼，並移除對 JSBI 的依賴。例如，上述範例會轉譯為：
const max = BigInt(Number.MAX_SAFE_INTEGER);
const two = 2n;
const result = max + two;
console.log(result);
// → '9007199254740993'
延伸閱讀
如果你對 BigInt 背後的運作方式感興趣（例如它們如何在記憶體中表示，以及如何執行其操作），請閱讀我們的 V8 部落格文章，其中包含實現細節。