深入理解Ethers.js中的BigInt与单位转换-优快云博客

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深入理解Ethers.js中的BigInt与单位转换

WTF-Ethers 我最近在重新学ethers.js，巩固一下细节，也写一个“WTF Ethers.js极简入门”，供小白们使用，每周更新1-3讲。Now supports English! 官网: https://wtf.academy 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/wt/WTF-Ethers

前言

在区块链开发中，处理大数字和单位转换是开发者经常遇到的挑战。本文将深入探讨Ethers.js库中BigInt的使用以及区块链单位转换的核心概念，帮助开发者更好地处理区块链中的数值计算。

为什么需要BigInt？

在JavaScript中，数字类型使用IEEE 754标准的64位浮点数表示，这导致其最大安全整数仅为9007199254740991（即2^53-1）。然而，区块链中的交易金额、Gas费用等数值往往远大于这个限制。

例如：

1 ETH = 10^18 wei
一笔普通交易可能涉及数百万wei
智能合约中的代币总量可能达到数十亿单位

使用普通JavaScript数字类型处理这些数值会导致精度丢失和计算错误，因此Ethers.js采用了ES2020引入的原生BigInt类型来确保精确计算。

BigInt基础

创建BigInt实例

Ethers.js提供了ethers.getBigInt()方法来创建BigInt实例：

// 从十进制字符串创建
const oneGwei = ethers.getBigInt("1000000000"); 

// 从十六进制字符串创建
console.log(ethers.getBigInt("0x3b9aca00"));

// 从数字创建（必须在安全整数范围内）
console.log(ethers.getBigInt(1000000000));

// 超出安全范围会报错
// ethers.getBigInt(Number.MAX_SAFE_INTEGER + 1); // 错误！

BigInt运算

BigInt支持所有基本数学运算，但需要注意：

BigInt不能与普通数字混合运算
运算结果会自动保持高精度

const value = 1000000000n; // 注意'n'后缀表示BigInt

console.log("加法:", value + 1n);
console.log("减法:", value - 1n); 
console.log("乘法:", value * 2n);
console.log("除法:", value / 2n);
console.log("取模:", value % 3n);
console.log("幂运算:", value ** 2n);

区块链单位系统

区块链使用多级单位系统来处理不同规模的数值：

| 单位名称 | Wei值 | 实际意义 | |----------|-------------|-----------------------| | wei | 1 wei | 最小单位 | | kwei | 10^3 wei | 千wei | | mwei | 10^6 wei | 百万wei | | gwei | 10^9 wei | 十亿wei (常用Gas单位) | | szabo | 10^12 wei | | | finney | 10^15 wei | | | ether | 10^18 wei | 1 ETH |

单位转换实践

格式化显示 (小单位→大单位)

formatUnits函数用于将机器可读的小单位值转换为用户易读的大单位字符串：

const oneGwei = ethers.getBigInt("1000000000");

// 转换为不同单位的字符串表示
console.log(ethers.formatUnits(oneGwei, 0)); // "1000000000" (wei)
console.log(ethers.formatUnits(oneGwei, "gwei")); // "1.0" (gwei)
console.log(ethers.formatUnits(oneGwei, 9)); // "1.0" (gwei)
console.log(ethers.formatUnits(oneGwei, "ether")); // "0.000000001" (ether)

// 快捷方法
console.log(ethers.formatEther(oneGwei)); // 等同于formatUnits(value, "ether")

数值解析 (大单位→小单位)

parseUnits函数用于将用户输入的大单位值转换为智能合约需要的小单位数值：

// 将各种格式转换为wei
console.log(ethers.parseUnits("1.0").toString()); // "1000000000000000000" (1 ETH)
console.log(ethers.parseUnits("1.0", "ether").toString()); // 同上
console.log(ethers.parseUnits("1.0", 18).toString()); // 同上

// 转换为gwei
console.log(ethers.parseUnits("1.0", "gwei").toString()); // "1000000000"
console.log(ethers.parseUnits("1.0", 9).toString()); // 同上

// 快捷方法
console.log(ethers.parseEther("1.0").toString()); // 等同于parseUnits("1.0", "ether")

实际应用场景

显示用户余额：将从合约读取的wei余额转换为ETH显示

const balanceWei = await provider.getBalance(address);
const balanceEth = ethers.formatEther(balanceWei);
console.log(`余额: ${balanceEth} ETH`);

处理用户输入：将用户输入的ETH金额转换为wei发送交易

const sendAmount = ethers.parseEther("0.5");
await contract.transfer(toAddress, sendAmount);

Gas价格设置：在gwei和wei之间转换

const gasPriceGwei = "50"; // 用户输入50 gwei
const gasPriceWei = ethers.parseUnits(gasPriceGwei, "gwei");
await contract.functionCall({ gasPrice: gasPriceWei });

常见问题与最佳实践

精度问题：JavaScript浮点数运算可能导致精度丢失，建议：
- 始终使用字符串形式表示大数字
- 在BigInt形式下完成所有计算
- 最后阶段才转换为用户可读格式
输入验证：处理用户输入时应该：
- 检查是否为有效数字
- 捕获可能的转换错误
- 提供友好的错误提示
性能考虑：虽然BigInt计算精确，但比普通数字运算慢，对于性能敏感场景应谨慎使用。