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Dart 中的数字

Dart 应用通常面向多个平台。例如,Flutter 应用可能面向 iOS、Android 和 Web。只要应用不依赖于特定平台的库或以平台相关的方式使用数字,代码就可以保持一致。

本页面详细介绍了原生和 Web 数字实现之间的差异,以及如何编写代码以消除这些差异的影响。

Dart 数字表示

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在 Dart 中,所有数字都是公共 Object 类型层次结构的一部分,并且存在两种具体的、用户可见的数值类型: int ,表示整数值; double ,表示分数值。

Object 是 num 的父类,num 是 int 和 double 的父类

根据平台的不同,这些数值类型具有不同的隐藏实现。特别是,Dart 有两种截然不同的编译目标:

  • 原生: 通常是 64 位移动或桌面处理器。
  • Web: JavaScript 作为主要执行引擎。

下表显示了 Dart 数字的常用实现方式:

表示原生 int原生 doubleWeb intWeb double
64 位有符号二进制补码
64 位浮点数

对于原生目标,您可以假设 int 映射到有符号 64 位整数表示, double 映射到与底层处理器匹配的 64 位 IEEE 浮点表示。

但在 Web 上,Dart 编译并与 JavaScript 交互的地方,只有一个数值表示:64 位双精度浮点值。为了提高效率,Dart 将 intdouble 都映射到此单一表示。可见的类型层次结构保持不变,但底层的隐藏实现类型是不同的且相互关联的。

下图说明了原生和 Web 目标的特定平台类型(蓝色)。如下图所示,原生平台上 int 的具体类型只实现了 int 接口。但是,Web 上 int 的具体类型同时实现了 intdouble

实现类因平台而异;对于 JavaScript,实现 int 的类也实现 double

Web 上的 int 表示为没有小数部分的双精度浮点值。实际上,这运行得很好:双精度浮点提供了 53 位的整数精度。但是, int 值始终也是 double 值,这可能会导致一些意外情况。

行为差异

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大多数整数和双精度运算本质上具有相同的行为。但是,也存在重要的差异——尤其是在您的代码对精度、字符串格式或底层运行时类型有严格要求时。

当算术结果不同时,如本节所述,行为是 特定于平台的 并且 可能发生变化

精度

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下表演示了由于精度差异导致一些数值表达式的不同之处。这里, math 代表 dart:math 库, math.pow(2, 53) 是 253

在 Web 上,整数在超过 53 位后会丢失精度。特别是,由于截断,253 和 253+1 映射到相同的值。在原生平台上,这些值仍然可以区分,因为原生数字有 64 位——63 位用于值,1 位用于符号。

当比较 263-1 和 263 时,溢出的影响是可见的。在原生平台上,后者溢出为 -263,这对于二进制补码运算符来说是预期的。在 Web 上,这些值不会溢出,因为它们的表示方式不同;由于精度损失,它们是近似值。

表达式原生Web
math.pow(2, 53) - 190071992547409919007199254740991
math.pow(2, 53)90071992547409929007199254740992
math.pow(2, 53) + 190071992547409939007199254740992
math.pow(2, 62)46116860184273879044611686018427388000
math.pow(2, 63) - 192233720368547758079223372036854776000
math.pow(2, 63)-92233720368547758089223372036854776000
math.pow(2, 64)018446744073709552000

恒等性

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在原生平台上, doubleint 是不同的类型:没有任何值可以同时是 doubleint 。在 Web 上,情况并非如此。由于这种差异,恒等性可能因平台而异,尽管相等性( == )不会。

下表显示了一些使用相等性和恒等性的表达式。相等表达式在原生和 Web 上相同;恒等表达式通常不同。

表达式原生Web
1.0 == 1truetrue
identical(1.0, 1)falsetrue
0.0 == -0.0truetrue
identical(0.0, -0.0)falsetrue
double.nan == double.nanfalsefalse
identical(double.nan, double.nan)truefalse
double.infinity == double.infinitytruetrue
identical(double.infinity, double.infinity)truetrue

类型和类型检查

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在 Web 上,底层的 int 类型类似于 double 的子类型:它是一个没有小数部分的双精度值。事实上,在 Web 上,形式为 x is int 的类型检查如果 x 是一个具有零值小数部分的数字( double ),则返回 true。

因此,以下内容在 Web 上为真:

  • 所有 Dart 数字( num 类型的数值)都是 double
  • Dart 数字可以同时是 doubleint

这些事实会影响 is 检查和 runtimeType 属性。一个副作用是 double.infinity 被解释为 int 。因为这是一个特定于平台的行为,所以它将来可能会发生变化。

表达式原生Web
1 is inttruetrue
1 is doublefalsetrue
1.0 is intfalsetrue
1.0 is doubletruetrue
(0.5 + 0.5) is intfalsetrue
(0.5 + 0.5) is doubletruetrue
3.14 is intfalsefalse
3.14 is doubletruetrue
double.infinity is intfalsetrue
double.nan is intfalsefalse
1.0.runtimeTypedoubleint
1.runtimeTypeintint
1.5.runtimeTypedoubledouble

位运算

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为了提高 Web 上的性能, int 上的位运算符( &|^~ )和移位运算符( <<>>>>> )使用原生的 JavaScript 等效项。在 JavaScript 中,操作数被截断为 32 位整数,这些整数被视为无符号整数。这种处理可能会导致对较大的数字产生令人惊讶的结果。特别是,如果操作数为负数或不适合 32 位,则它们很可能会在原生和 Web 之间产生不同的结果。

下表显示了原生和 Web 平台在操作数为负数或接近 32 位时如何处理位运算符和移位运算符:

表达式原生Web
-1 >> 0-14294967295
-1 ^ 2-34294967293
math.pow(2, 32).toInt()42949672964294967296
math.pow(2, 32).toInt() >> 121474836480
(math.pow(2, 32).toInt()-1) >> 121474836472147483647

字符串表示

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在 Web 上,Dart 通常依赖 JavaScript 将数字转换为字符串(例如,用于 print )。下表演示了如何转换第一列中的表达式会导致不同的结果。

表达式原生 toString()Web toString()
1"1""1"
1.0"1.0""1"
(0.5 + 0.5)"1.0""1"
1.5"1.5""1.5"
-0"0""-0.0"
math.pow(2, 0)"1""1"
math.pow(2, 80)"0""1.2089258196146292e+24"

你应该怎么做?

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通常,您不需要更改数字代码。多年来,Dart 代码一直在原生和 Web 平台上运行,数字实现差异很少成为问题。常见的典型代码(例如迭代一系列小的整数和索引列表)的行为相同。

如果您有比较字符串结果的测试或断言,请以平台弹性的方式编写它们。例如,假设您正在测试具有嵌入数字的字符串表达式的值:

dart
void main() {
  var count = 10.0 * 2;
  var message = "$count cows";
  if (message != "20.0 cows") throw Exception("Unexpected: $message");
}

上述代码在原生平台上成功,但在 Web 上抛出异常,因为在 Web 上 message"20 cows" (没有小数点)。作为替代方案,您可以按如下方式编写条件,以便它在原生和 Web 平台上都通过:

dart
if (message != "${20.0} cows") throw ...

对于位操作,请考虑显式地操作 32 位块,这些块在所有平台上都是一致的。要强制对 32 位块进行有符号解释,请使用 int.toSigned(32)

对于其他精度很重要的案例,请考虑其他数值类型。 BigInt 类型在原生和 Web 上都提供了任意精度的整数。 fixnum 包提供了严格的 64 位有符号数字,即使在 Web 上也是如此。但是,谨慎使用这些类型:它们通常会导致代码显著变大且变慢。