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C# BigInteger使用方法 C#如何处理超出long范围的大整数

幻夢星雲

幻夢星雲

发布时间:2026-01-30 11:20:01

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来源于php中文网

原创

BigInteger 是 System.Numerics 下的不可变任意精度整数类型,内存随位数增长,避免 long 的静默溢出;需通过 Parse、隐式转换或构造函数初始化,不支持直接字面量赋值。

c# biginteger使用方法 c#如何处理超出long范围的大整数

BigInteger 是什么,为什么不能直接用 long

BigIntegerSystem.Numerics 命名空间下的不可变类型,专为任意精度整数设计。它不占固定字节(不像 long 固定 8 字节、上限 9223372036854775807),内存占用随数值位数增长。一旦运算结果超过 long.MaxValue 或低于 long.MinValue,继续用 long 会静默溢出(无异常,但值错误),而 BigInteger 自动扩容,避免这类陷阱。

如何声明和初始化 BigInteger

不能像基本类型那样直接赋字面量(123456789012345678901234567890 编译不过),必须通过构造函数或隐式转换。常见方式:

  • 字符串解析var big = BigInteger.Parse("123456789012345678901234567890")
  • long/int 隐式转换:BigInteger big = 123L(安全,因为小整数可无损表示)
  • 从字节数组(需注意符号位和字节序):new BigInteger(bytes),常用于序列化/反序列化场景
  • 使用静态属性:BigInteger.ZeroBigInteger.OneBigInteger.MinusOne

⚠️ 注意:BigInteger.Parse() 默认不接受带下划线的数字分隔符(如 "1_000_000"),会抛 FormatException;也不支持十六进制前缀 "0x",除非用重载 BigInteger.Parse(s, NumberStyles.HexNumber)

常用运算与性能注意事项

BigInteger 支持全部标准算术运算符(+-*/%)、比较运算符和位运算(&|^>>),用法和 int/long 一致。但背后是大数算法(如 Karatsuba 乘法),性能差异显著:

  • 加减法:O(n),n 是位数,通常够快
  • 乘法:对超长数(万位以上)可能明显慢于 long,别在 tight loop 里反复做 BigInteger 乘方
  • 除法和模运算:最重,尤其 % 在密码学循环中要谨慎
  • 避免频繁装箱/拆箱:它本身是 struct,但内部引用大数组,大量短生命周期实例会增加 GC 压力

示例:计算阶乘(演示溢出规避)

BigInteger Factorial(int n) {
    BigInteger result = 1;
    for (int i = 2; i <= n; i++) {
        result *= i; // 不会溢出
    }
    return result;
}
Console.WriteLine(Factorial(100)); // 正常输出 158 位数字

序列化与跨平台兼容性坑

BigInteger 默认不支持 JSON.NET 或 System.Text.Json 直接序列化(.NET 6+ 的 System.Text.Json 才内置支持)。若用老版本或自定义协议:

  • 推荐存为十进制字符串:big.ToString(),最通用、无歧义
  • 避免用 ToArray() 后直接存——不同 .NET 实现(如 .NET Framework vs .NET Core)对符号字节位置约定不一致,反序列化可能出错
  • 若必须二进制传输,用 BigInteger.ToByteArray() + 显式处理符号(末字节最高位为符号位),且接收端必须用相同逻辑还原
  • 在 ASP.NET Core API 中返回 BigInteger 属性时,确保启用 JsonSerializerOptions.NumberHandling = JsonNumberHandling.AllowReadingFromString(针对字符串输入),否则前端传字符串会绑定失败

真正麻烦的不是“怎么算”,而是“怎么让别人(或下次运行)正确读回来”——字符串表示虽冗余,却是最省心的选择。

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