JavaScriptの浮動小数点数を符号なし64ビット整数で表現したい

はじめに

JavaScriptにおける数値は、倍精度浮動小数点数しかないわけですが、倍精度浮動小数点数を構成するビット列を符号なし64ビット整数で表現した値が欲しいという場面がありました。このやり方について調べたので、記事にしてみました。

変換方法

function DoubleToBigInt(f)
{
  var buf = new ArrayBuffer(8);
  (new Float64Array(buf))[0] = f;

  lower = BigInt((new Uint32Array(buf))[0]);
  upper = BigInt((new Uint32Array(buf))[1]);

  return (upper << BigInt(32)) | lower;
}

上記のコードでは、ArrayBufferを経由して、倍精度浮動小数点数から2つの符号なし32ビット整数に変換しています。upperは倍精度浮動小数点数の上位32ビット、lowerは倍精度浮動小数点数の下位32ビットです。残念ながら、Uint64Arrayなんてものはありませんから、こうするしかないですね…

2つの符号なし32ビット整数に変換した後は、これらの値をBitIntに変換して符号なし64ビット整数の値を表現しています。

この関数の戻り値を確認してみましょう。

var f = 0.1234567;
console.log(DoubleToBigInt(f)); // 4593560413433027186n

4593560413433027186という値になりましたが、これが正しいのかC言語のコードで検証してみます。

#include <stdio.h>

union {
  double d;
  unsigned long l;
} val;

int main(void) {
  val.d = 0.1234567;
  printf("%ld\n", val.l);
  return 0;
}

上記のコードをコンパイルして、実行してみます。

$ gcc test.c
$ ./a.out
4593560413433027186

JavaScriptコード側の出力と一致しました。

おわりに

これをやろうと思ったのは、ももテクの記事を参考にJavaScriptのMath.random関数(XorShift128+)の内部状態を復元しようとしたためです。浮動小数点数表現で出力されるよりは、整数値で出力された方が解析しやすいかなと思いました。

なにはともあれ、上記のコードで浮動小数点数 -> 符号なし64ビット整数への変換ができたので、一件落着です。

追記 (2020/04/05 15:38)

@uhyo さんからBigUint64Arrayの存在を教えていただきました。ありがとうございます！BigUint64Arrayを使えば、DoubleToBigInt関数を以下のようにもっと簡潔に書けます。

function DoubleToBigInt(f)
{
  var buf = new ArrayBuffer(8);
  (new Float64Array(buf))[0] = f;

  return (new BigUint64Array(buf))[0];
}

参考サイト

https://stackoverflow.com/questions/2003493/javascript-float-from-to-bits
https://qiita.com/uhyo/items/f9abb94bcc0374d7ed23