使用Node.js進行64位元的整數運算

JavaScript的Number採用64位元的IEEE 754標準來表示整數和浮點數數值，其中整數的安全範圍在-253 - 1到253 - 1之間。換句話說，Node.js既不能直接使用到32位元的整數，同時也無法使用64位元的整數。因此，如果要拿Node.js來做一些稍微複雜的計算，就需要撰寫額外的程式來處理資料型態的部份，進而影響到執行效能。

int64-napi

int64-napi是一個使用Node.js 8之後才支援的N-API所開發的模組，使用Rust語言原生的i64型態(實際上是AtomicI64)來直接進行64位元的整數運算，可以將效能的影響減到最低。

GitHub：

npm：

安裝

直接使用npm指令進行安裝：

用法

初始化

使用require函數來引入int64-napi模組。利用模組的Int64屬性可取得Int64物件的建構子。

const int64 = require('int64-napi'); // static functions
const Int64 = int64.Int64; // instance methods

Int64的實體可以用以下幾種不同的資料來建立：

• 其它Int64的實體。
• 一個53位元的整數。
• 十進制數值的字串。
• 以0x開頭的十六進制數值的字串。
• 以0o開頭的八進制數值的字串。
• 以0b開頭的二進制數值的字串。
• 一個存著8個位元組資料的Buffer。

靜態函數的用法

Random

const n = int64.random(9876543210, "12345678901234"); // 5724595911391

Add

const n = int64.add("0x0000000000000001", 0x00000002); // 1 + 2 = 3

Subtract

const n = int64.subtract(1, 2); // 1 - 2 = -1

multiply

const n = int64.multiply(2, 6); // 2 * 6 = 12

divide

const n = int64.divide(6, 4); // 6 / 4 = 1

mod

const n = int64.mod(6, 4); // 6 % 4 = 2

shiftLeft

const n = int64.shiftLeft(0b00101, 2); // 0b000101 << 2 = 0b010100

shiftRight

const n1 = int64.shiftRight(0b0101, 2); // 0b0101 >> 2 = 0b0001
const n2 = int64.shiftRight(0b0110, 1); // 0b0110 >> 1 = 0b0011
const n3 = int64.shiftRight("0b1111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111011", 1); // 0b1111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111011 >> 1 = 0b1111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111101

shiftRightUnsigned

const n = int64.shiftRightUnsigned("0b1111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111011", 32); // 0b1111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111011 >>> 32 = 0b0000000000000000000000000000000011111111111111111111111111111111

rotateRight

const n = int64.rotateRight("0x0000000080000100", 20); // 0x0010000000000800

rotateLeft

const n = int64.rotateLeft("0x0010000000000800", 20); // 0x0000000080000100

and

const n = int64.and("0x000000000000FFFF", "0x0123456789ABCDEF"); // 0x000000000000CDEF

or

const n = int64.or("0x0000FFFF0000FFFF", "0xFFFFFFFFFFFF0000"); // 0xFFFFFFFFFFFFFFFF

xor

const n = int64.xor("0x0000FFFF0000FFFF", "0xFFFFFFFFFFFF0000"); // 0xFFFF0000FFFFFFFF

nand

const n = int64.nand("0x000000000000FFFF", "0x0123456789ABCDEF"); // 0xFFFFFFFFFFFF3210

nor

const n = int64.nor("0x0000FFFF0000FFFF", "0xFFFFFFFFFFFF0000"); // 0x0000000000000000

xnor

const n = int64.xnor("0x0000FFFF0000FFFF", "0xFFFFFFFFFFFF0000"); // 0x0000FFFF00000000

not

const n = int64.nor("0x0000FFFF0000FFFF", "0xFFFFFFFFFFFF0000"); // 0x0000000000000000

eq(等於)

const n = int64.eq("0x0000FFFF0000FFFF", "281470681808895"); // true

ne(不等於)

const n = int64.ne("0x0000FFFF0000FFFF", "0x0000FFFF00000000"); // true

gt(大於)

const n = int64.gt("0x0000FFFF0000FFFF", "0x0000FFFF00000000"); // true

gte(大於等於)

const n = int64.gte("0x0000FFFF0000FFFF", "0x0000FFFF00000000"); // true

lt(小於)

const n = int64.lt("0x0000FFFF0000FFFF", "0x0000FFFF0000FFFF"); // false

lte(小於等於)

const n = int64.lte("0x0000FFFF0000FFFF", "0x0000FFFF0000FFFF"); // true

comp(比較)

若第一個參數大於第二個參數，回傳1。
若第一個參數小於第二個參數，回傳-1。
若第一個參數等於第二個參數，回傳0。

const a = int64.comp("0x0000FFFF0000FFFF", "0x0000FFFF0000FFFF"); // 0
const b = int64.comp("0x0000FFFF0000FFFF", "0x0000FFFF00000000"); // 1
const c = int64.comp("0x0000FFFF00000000", "0x0000FFFF0000FFFF"); // -1

物件方法的用法

建立物件實體

const Int64 = int64.Int64;

const i64 = new Int64(1);

或

const Int64 = int64.Int64;

const i64 = Int64.from(1);

物件方法

物件方法的種類和靜態函數大致相同，請參考以下範例：

const n1 = i64.add(1).multiply(3).subtract(3).divide(3).toDecimal(); // "1"
i64.set("0xFFFF000000000000");
const n2 = i64.shiftLeft(8).shiftRight(56).toHex(true); // "0xffffffffffffffff"
i64.set("0xFFFF000000000000");
const n3 = i64.shiftLeft(8).shiftRightUnsigned(56).toHex(true); // "0x00000000000000ff"
i64.set("0x000000010001");
const n4 = i64.rotateRight(8).toHex(true); // "0x0100000000000100"
i64.set("0x0000FFFFFFFF0000");
const n51 = i64.toHex(true); // "0x0000ffffffff0000"
const n52 = i64.toHex(); // "ffffffff0000"
const n53 = i64.toDecimal() + 1; // "2814749766451201"
const n54 = i64.toNumber() + 1; // 281474976645121

Int64的物件是可變可被重複使用的，呼叫方法可能會導致它所表示的64位元整數值被改變。

要複製Int64的物件，可以這樣寫：

const i64_2 = i64.clone();