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BIGINT あれこれ
BIGINT あれこれ
(2018/04/27)
(2018/04/27)
小田島 太郎 / @shimataro
NODE学園 30時限目
NODE学園 30時限目
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自己紹介
自己紹介
ウェブリオ株式会社所属（京都）
サーバサイドエンジニア
趣味は手品
前回も参加しました:
小田島 太郎
shimataro@GitHub
odashima.taro@Facebook
shimataro999@Twitter
dynamic import あれこれ
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この発表について
この発表について
対象: Number型じゃ物足りない人
技術レベル: 初級〜中級
↓スライドはこちら↓
https://speakerdeck.com/shimataro
https://shimataro.github.io/slides/
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目次
目次
背景
さっそく使ってみる
速度検証
Numberとの速度比較
本番環境で使うには？
まとめ
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始める前に
始める前に
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【慶】NODE学園 30回【祝】
【慶】NODE学園 30回【祝】
今後も盛り上げていきましょう！
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【慶】4/25 NODE.JS V10リリース【賀】
【慶】4/25 NODE.JS V10リリース【賀】
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【拝】4/20 関西NODE学園 開校【賀】
【拝】4/20 関西NODE学園 開校【賀】
お互い盛り上げていきましょう！
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それでは始めます
それでは始めます
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背景
背景
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背景
背景
Number型
64bit（ただし 整数部は53bitまで ）
9007199254740991 （約9千兆）が限界
もっと大きな整数を扱いたい！
全世界の負債総額は 2京円以上 だってさ
TwitterのIDも53bitでは表現しきれない
時代は64bit
DBにも64bit整数とかあるよね
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背景
背景
BigInt 登場！
現在はStage3
Node v10 でサポート
ただし --harmony-bigint が必要
64bitではなく 任意精度
https://tc39.github.io/proposal-bigint/
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さっそく使ってみる
さっそく使ってみる
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さっそく使ってみる
さっそく使ってみる
まずはビルド
正式リリースされたから公式ページからインストール！
$ git clone --depth 1 https://github.com/nodejs/node.git
$ cd node
$ ./configure
$ make -j4 # 並列ジョブ数はCPUのコア数に合わせる
$ ./node -v # バージョン確認！
v10.0.0-pre
https://nodejs.org/
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さっそく使ってみる
さっそく使ってみる
BigIntの生成
100n, 0x100n
BigInt(100), BigInt("100"), BigInt("0x100")
型変換: Number(100n), 100n.toString()
小数点以下は切り捨てられる: (1n / 2n) === 0n
Number型との共演はNG
ビットシフトすら 1n << 10n と書く
文字列結合は "a" + 1n でOK
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速度検証
速度検証
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速度検証
速度検証
現在最大の （2^77232917 - 1)
超速い！
メルセンヌ素数
$ time node --harmony-bigint -e "2n ** 77232917n - 1n"
real 0m0.110s ←0.11秒！！
user 0m0.094s
sys 0m0.016s
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速度検証
速度検証
底を変えてみる
$ time node --harmony-bigint -e "3n ** 77232917n - 1n"
real 124m47.252s ←2時間！？
user 124m43.277s
sys 0m0.260s
$ time node --harmony-bigint -e "4n ** 77232917n - 1n"
real 0m0.161s ←0.16秒！
user 0m0.132s
sys 0m0.029s
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速度検証
速度検証
10進文字列に変換してみる
16進文字列に変換してみる
$ time node --harmony-bigint -e "(2n ** 77232917n - 1n).toString(
real 473m33.712s ←8時間！！
user 473m32.767s
sys 0m0.208s
$ time node --harmony-bigint -e "(2n ** 77232917n - 1n).toString(
real 0m0.165s ←0.16秒！
user 0m0.125s
sys 0m0.040s
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速度検証
速度検証
結果
2進数で簡単に計算できるものは速い
2の累乗、4の累乗
16進文字列への変換
逆に、2進数で時間がかかるものは遅い
3の累乗
10進文字列への変換
考察: 内部的には2進数ベースで計算している？
（考察じゃなくてソース読めよ…）
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NUMBER型との速度比較
NUMBER型との速度比較
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NUMBER型との速度比較
NUMBER型との速度比較
雑なベンチマーク
let i, j, k, val;
for(i = 1; i <= 100; i++) {
for(j = 1; j <= 100; j++) {
for(k = 1; k <= 100; k++) {
for(l = 1; l <= 100; l++) {
val = i;
val += j;
val *= k;
val %= l;
}
}
}
}
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NUMBER型との速度比較
NUMBER型との速度比較
Number
BigInt（数値に n を追加）
Number型で収まる範囲の演算でも、BigIntだと遅い
⇒Numberを使えるなら使ったほうがいい
real 0m0.381s ←0.38秒
user 0m0.352s
sys 0m0.029s
real 0m22.087s ←22秒！
user 0m24.116s
sys 0m0.355s
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本番環境で使うには？
本番環境で使うには？
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本番環境で使うには？
本番環境で使うには？
本番環境ではLTSを使いたい
10月まで待つ？
本番環境は --harmony とかあまり使いたくない
v12まで待つ？
v12のLTSリリースは来年の10月？
待ってられん！
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本番環境で使うには？
本番環境で使うには？
Babelはどうよ
https://babeljs.io/blog/2017/09/12/planning-for-
7.0#stage-3-bigint-new-un nished
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本番環境で使うには？
本番環境で使うには？
多分こういうこと
↓バベるとこうなる（多分）↓
全部の演算子を置き換えなきゃアカン
a += b; // a, bがBigInt型かどうかわからない
class BigInt { ... } // ラップ用のクラス
if (typeof a === "BigInt") {
a = a.plus(b);
} else {
a += b;
}
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本番環境で使うには？
本番環境で使うには？
今はまだ big-integer パッケージを使おう
10進数ベースの演算
10000000 単位でパックしている
意外と速い
$ npm i -S big-integer
const BigInteger = require("big-integer");
// "150"
const strValue = BigInteger(100)
.plus(50)
.toString();
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まとめ
まとめ
Node v10で BigInt に対応したよ
ただし --harmony-bigint が必要だよ
2進表現で高速に計算できるものは速いよ
Numberよりはかなり遅いよ
現時点では big-integer を使おう
関西Node学園もよろしく！
登壇者大募集！
手品に興味があったら声をかけてね！
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ありがとうございました
ありがとうございました
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おまけ
おまけ
ここまで見てくれてありがとう( *´艸｀)
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BIGINT VS BIG-INTEGER 2番勝負
BIGINT VS BIG-INTEGER 2番勝負
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ROUND 1: 雑ベンチ再び
ROUND 1: 雑ベンチ再び
big-integer版
const BigInteger = require("big-integer");
let i, j, k, val;
for(i = 1; i <= 100; i++) {
for(j = 1; j <= 100; j++) {
for(k = 1; k <= 100; k++) {
for(l = 1; l <= 100; l++) {
val = BigInteger(i);
val = val.plus(j);
val = val.multiply(k);
val = val.mod(l);
}
}
}
}
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ROUND 1: 雑ベンチ再び
ROUND 1: 雑ベンチ再び
計測結果
BigIntの結果（再掲）
BigIntより速くね？
実は、big-integerはNumberに収まる範囲の演算はその
まま計算するので速い
real 0m7.587s
user 0m8.001s
sys 0m0.362s
real 0m22.087s
user 0m24.116s
sys 0m0.355s
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ROUND 2: 場外乱闘
ROUND 2: 場外乱闘
…というわけで、Number型の範囲外でもう一度挑戦して
みます。
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ROUND 2: 場外乱闘
ROUND 2: 場外乱闘
big-integer版
const BigInteger = require("big-integer");
let i, j, k, val;
for(i = 1; i <= 100; i++) {
for(j = 1; j <= 100; j++) {
for(k = 1; k <= 100; k++) {
for(l = 1; l <= 100; l++) {
val = BigInteger(Number.MAX_SAFE_INTEGER).plus(i)
val = val.plus(j);
val = val.multiply(k);
val = val.mod(l);
}
}
}
}
real 0m41.659s
user 0m42.663s
sys 0m0.932s
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ROUND 2: 場外乱闘
ROUND 2: 場外乱闘
BigInt版
let i, j, k, val;
for(i = 1n; i <= 100n; i++) {
for(j = 1n; j <= 100n; j++) {
for(k = 1n; k <= 100n; k++) {
for(l = 1n; l <= 100n; l++) {
val = BigInt(Number.MAX_SAFE_INTEGER) + i;
val += j;
val *= k;
val %= l;
}
}
}
}
real 0m30.764s
user 0m33.004s
sys 0m0.343s
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ROUND 2: 場外乱闘
ROUND 2: 場外乱闘
BigIntのほうが1.3倍速かった
変換と加算が増えてBigIntさんも遅くなったけどね
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結論
結論
Numberに収まるときもある場合はbig-integerも検討の
価値あり
収まらないことが明確な場合はBigIntのほうがいい
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No content