c# - PowerShell 和 C# 中的 BigInt 不一致

Question

根据 microsoft documentation [BigInt]数据类型好像没有定义的最大值，理论上可以容纳无限大的数，但是我发现在第28位之后，开始出现一些奇怪的事情:

PS C:\Users\Neko> [BigInt]9999999999999999999999999999
9999999999999999999999999999
PS C:\Users\Neko> [BigInt]99999999999999999999999999999
99999999999999991433150857216

如您所见，在第一个命令 1 上， BigInt按预期工作，但多一位数字，似乎在翻译 99999999999999999999999999999 的地方发生了一些衰减。至 99999999999999991433150857216但是，提示不会抛出任何错误，您可以继续添加更多数字，直到第 310 位

PS C:\Users\Neko> [BigInt]99999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999
100000000000000001097906362944045541740492309677311846336810682903157585404911491537163328978494688899061249669721172515611590283743140088328307009198146046031271664502933027185697489699588559043338384466165001178426897626212945177628091195786707458122783970171784415105291802893207873272974885715430223118336
PS C:\Users\Neko\> [BigInt]999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999

这将抛出错误

At line:1 char:318
+ ... 999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999
+                                                                          ~
The numeric constant 99999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999
99999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999
99999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999 is not valid.
    + CategoryInfo          : ParserError: (:) [], ParentContainsErrorRecordException
    + FullyQualifiedErrorId : BadNumericConstant

我认为这是控制台问题而不是 BigInt问题是因为错误没有提到 [BigInt]数据类型不同于对于其他数据类型来说太大的数字，例如

PS C:\Users\Neko> [UInt64]18446744073709551615
18446744073709551615
PS C:\Users\Neko> [UInt64]18446744073709551616
Cannot convert value "18446744073709551616" to type "System.UInt64". Error: "Value was either too large or too small
for a UInt64."
At line:1 char:1
+ [UInt64]18446744073709551616
+ ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
    + CategoryInfo          : InvalidArgument: (:) [], RuntimeException
    + FullyQualifiedErrorId : InvalidCastIConvertible

至于 C#， System.Numerics.BigInt将在第 20 位开始抛出错误， 99999999999999999999硬编码时:

namespace Test
{
    class Test
    {
        static void Main()
        {
            System.Numerics.BigInteger TestInput;
            System.Numerics.BigInteger Test = 99999999999999999999;
            System.Console.WriteLine(Test);
        }
    }
}

尝试在 Visual Studio 中构建时出现错误

Integral constant is too large

但是，我可以输入更大的数字到 ReadLine不会导致错误

namespace Test
{
    class Test
    {
        static void Main()
        {
            System.Numerics.BigInteger TestInput;
            TestInput = System.Numerics.BigInteger.Parse(System.Console.ReadLine());
            System.Console.WriteLine(TestInput);
        }
    }
}

这似乎确实是无限的。输入

99999999999...

(共 24720 个字符)工作正常2
那么是什么导致了 [BigInt] 所有这些奇怪的事件？ ?

1 根据 ([Char[]]"$([BigInt]9999999999999999999999999999)").count 是 28 位数字
2 我懒得计算数字，试图将数字解析到 PowerShell 中会导致错误。根据 this它是 24720 个字符

Answer 1

TLDR : 使用 [BigInt]::Parse或 'literal' Powershell Core 7.0 之前的语法；否则使用 n后缀。
问题 - double文字
当涉及到无后缀的文字时，Powershell 将使用值适合的第一种类型。整数文字的顺序是 int , long , decimal然后 double .来自 documentation对于 Powershell 5.1(我的粗体；本段与 Powershell Core 相同):

For an integer literal with no type suffix:

• If the value can be represented by type [int], that is its type.
• Otherwise, if the value can be represented by type [long], that is its type.
• Otherwise, if the value can be represented by type [decimal], that is its type.
• Otherwise, it is represented by type [double].

在您的情况下，该值超过了 decimal.MaxValue所以你的文字默认是 double文字。那个 double value 不是完全可表示的，而是“转换”为最接近的可表示 double 值。

$h = [double]99999999999999999999999999999
"{0:G29}" -f $h

输出

99999999999999991000000000000

显然，这不是确切的数字，只是字符串形式的表示。但它让你知道发生了什么。现在我们采用这个不精确的 double值，我们将其转换为 BigInt .原始精度损失由转换运算符转移并复合。这就是 Powershell 中实际发生的事情(注意转换为 BigInt ):

$h = [BigInt][double]99999999999999999999999999999
"{0:G}" -f $h

输出

99999999999999991433150857216

这实际上是最接近的可表示 double值(value)。如果可以的话 print the exact value的 double从第一个示例开始，这就是它要打印的内容。当您添加额外的额外数字时，您会超过 的最大值。数字文字，因此你收到的另一个异常(exception)。
C# 不一致
与 Powershell 不同，C# 使用 整数文字 默认情况下，这就是为什么你会得到更少数字的异常(exception)。添加 D C# 中的后缀将为您提供更大的范围。以下工作正常，将是 double .

var h = 99999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999D;

再增加一位将引发以下错误:

error CS0594: Floating-point constant is outside the range of type 'double'

请注意，在 Powershell 中 D后缀用于 decimal文字而不是 double . double 没有明确的后缀-- 它被假定为默认值。
解决方案
回到您最初的问题，根据您的 Powershell 版本，解决方案可能会有所不同: [BigInt]::Parse如果您使用的是 Windows Powershell 或 Powershell Core <= v6.2，一种选择是使用 BigInteger.Parse :

[bigint]::Parse("99999999999999999999999999999") 

输出:

99999999999999999999999999999

大值文字
正如评论中所指出的，另一个有效的选择是将文字括在引号中。

[bigint]'99999999999999999999999999999' 

输出

99999999999999999999999999999

不管它看起来如何，这是 不是 [bigint]::new([string]) 的简写(见下文)。这是一种确保文字不被视为 double 的方法。而是作为具有许多数字的整数文字，即所谓的“大值文字”。见 this section的文档。 N积分后缀 (v7.0+)
Powershell Core 6.2 为整数类型引入了许多新的文字后缀，例如无符号、 short , 和 byte但没有为 bigint介绍一个.这是通过 n 在 Powershell Core 7.0 中出现的后缀。这意味着您现在可以执行以下操作:

99999999999999999999999999999n 

输出:

99999999999999999999999999999

见 the documentation有关 Powershell Core 中可用后缀的更多信息。 [BigInt]::new如果您想尝试 [bigint]::new('literal') Powershell 识别出您打算将该值用作文字。实际上没有 BigInt 的构造函数接受 string (我们为此使用 Parse)也没有接受另一个 BigInt 的构造函数.然而，有一个构造函数接受 double .我们的大值文字将从 BigInt 开始, Powershell 将隐式转换为 double (失去精度)然后将其传递给 [bigint]::new([double])作为最佳匹配，再次给出错误结果:

[bigint]::new('99999999999999999999999999999') 

输出:

99999999999999991433150857216