可以在位掩码中安全使用的 Javascript 的最大值是多少？

Question

假设我想在 Javascript 中创建一个位掩码。我会像这样切换一下：

mask |= (1 << bit);

清除有点像这样：

mask &= ~(1 << bit);

并检查是否设置了这样的位：

(bit & mask) != 0

我的问题是，它在 Javascript 中工作的最安全位数是多少？我主要有三个猜测：

1. 32 位，因为超过 32 位的位操作可能未定义
2. 53 位，因为 Number.MAX_SAFE_INTEGER 是 2^53 - 1
3. 64 位，因为 Javascript 每个数字使用 64 位

哪个是正确的？还是其他原因？

Answer 1

32 bits:

Bitwise operators treat their operands as a set of 32 bits (zeros and ones) and return standard JavaScript numerical values.

Specification:

6.1.6.1.9 Number::leftShift ( x, y )

1. Let lnum be ! ToInt32(x).
2. Let rnum be ! ToUint32(y).
3. Let shiftCount be the result of masking out all but the least significant 5 bits of rnum, that is, compute rnum & 0x1F.
4. Return the result of left shifting lnum by shiftCount bits. The result is a signed 32-bit integer.

Answer 2

请注意，如果使用 BigInt 对象，则位掩码仅受内存限制，因此可以管理超过 32 位的掩码。通常按照问题的思路，例如，可以将 127 位的掩码设置为全 1，如下所示...

x = ( 1n << 128n ) - 1n

• x: 340282366920938463463374607431768211455n
• x.toString（2）：111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111ME

...然后，比如说，清除第 16 位...

x &= ~( 1n << 16n )

• x: 340282366920938463463374607431768145919n
• x.toString（2）：11111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111往

...并检查是否设置了位，比如 17...

( ( 1n << 17n ) & x ) !== 0n

• 正确

...或检查第 16 位是否已设置...

( ( 1n << 16n ) & x ) !== 0n

• 错误

JavaScript 也有 BigUint64Array 对象，它是平台字节顺序的 64 位无符号 BigInt 整数类型化数组。这也是 33 位到 64 位范围内位掩码要求的选项...

请注意，对于极端 BigInt 掩码，将 Uint32 数组作为集体位掩码进行管理可能比使用本机 BigInt 位操作函数更高效。因此，如果性能有问题，则需要进行实验以确定 BigInt 位掩码是否适合手头的用例...