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ES11 中 BigInt 扩展 -- 全方位的大数运算

随着数值计算需求的增加，JavaScript 的数值类型已经无法满足我们的需求，因为在大数运算中，处理的数据不仅限于常规的数字类型，还可能是非常大的整数，这就需要引入一种新的数据类型： BigInt。

BigInt 是 ES11 引入的一种全新的数值类型，它可以表达任意大小的整数，并且可以进行大数运算。这一扩展为前端开发提供了全方位的大数运算解决方案，而且在科学计算、密码学、金融等领域都有着广泛的应用。

BigInt 基础

在 JavaScript 中，BigInt 用来表示整数，区别于 Number 类型。使用 BigInt 创建一个 BigInt 值很简单，只需要在数字结尾添加一个 n 即可。

const n = 1234567890123456789012345678901234567890n;
console.log(n); // 1234567890123456789012345678901234567890n

在 BigInt 中，可以使用大多数数学操作符：加、减、乘、乘方和取模运算。

// BigInt 加法运算
const a = 1234567890123456789012345678901234567890n;
const b = 9876543210987654321098765432109876543210n;
const c = a + b;
console.log(c); // 11111111111111111111111111111111111111100n

// BigInt 减法运算
const d = b - a;
console.log(d); // 8641975320864197532108641975318641975320n

// BigInt 乘法运算
const e = a * b;
console.log(e); // 12193263113702179541797965624558212546094761577066428969731902611263526966200n

// BigInt 乘方运算
const f = b ** 2n;
console.log(f); // 975461057300594250203637808141904665617221224231724809893458338334755609291226391068964374001n

// BigInt 取模运算
const g = b % a;
console.log(g); // 6913580246950673404130123456790123456780n

需要注意的是，BigInt 不支持与 Number 类型进行混合计算。

BigInt 的应用

在前端开发中，BigInt 主要应用在以下两个方面：

与 JavaScript Number 类型相比，BigInt 可以处理更大的整数。它在金融、科学计算等领域都有广泛的应用。例如，JavaScript 中 Number 类型最大只能表示为 2 的 53 次方，而 BigInt 的极限值可以达到 2 的 53 次方之外，取决于内存使用情况。
BigInt 可以避免精度问题。在 JavaScript 中，因为 Number 类型的限制，在处理小数点位数多的计算时往往存在精度问题。例如：

const a = 0.1;
const b = 0.2;
console.log(a + b); // 输出结果为 0.30000000000000004

而使用 BigInt 可以避免这个问题，因为 BigInt 在处理整数时是没有任何误差的。

示例代码

下面是一个计算阶乘的实例代码：

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

console.log(factorial(20n)); // 输出 2432902008176640000n
console.log(factorial(50n)); // 输出 30414093201713378043612608166064768844377641568960512000000000000n
console.log(factorial(100n)); // 输出 93326215443944152681699238856266700490715968264381621468592963895217599993229915608941463976156518286253697920827223758251185210916864000000000000000000000n

在这个例子中，我们通过 BigInt 类型计算了 20、50 和 100 的阶乘值。由于 BigInt 允许我们处理超过 Number 类型限制的大型数值，所以我们能够准确地得出这些值。

总结

BigInt 作为一个全新的数值类型，在前端领域将会得到广泛的应用。相较于 JavaScript 的 Number 类型，它能够更好地处理大型数值和避免精度问题，为开发人员提供了一个全方位的大数运算解决方案。在使用 BigInt 的过程中，需要注意与 Number 类型的混合计算是不允许的。

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