精度を保つ！Go言語 big.Float から整数型への変換テクニック
2025-06-01
具体的には、以下の振る舞いをします。
-
値の範囲
big.Floatの値が符号なし 64 ビット整数の範囲[0, 2^64 - 1]に収まる場合、その整数値を返します。 -
精度の損失
big.Floatが整数値として表現できるものの、仮数部の精度がuint64で正確に表現できる範囲を超える場合、精度が失われる可能性があります。 -
範囲外のエラー
big.Floatの値が負の場合。big.Floatの値がuint64の最大値 (2^64 - 1) を超える場合。big.Floatの値が無限大 (+Inf) または非数 (NaN) の場合。
これらの場合、返される
uint64の値は未定義となり、同時にokという名前の第二戻り値がfalseに設定されます。範囲内の正常な変換が行われた場合は、okはtrueになります。
メソッドのシグネチャ
func (z *Float) Uint64() (x uint64, ok bool)
- 戻り値:
x: 変換されたuint64型の値です。変換が失敗した場合は意味のある値ではありません。ok: 変換が成功したかどうかを示すbool型の値です。成功した場合はtrue、失敗した場合はfalseとなります。
z: レシーバであり、変換元のbig.Float型の値へのポインタです。
使用例
package main
import (
"fmt"
"math/big"
)
func main() {
f1 := new(big.Float).SetUint64(12345)
u1, ok1 := f1.Uint64()
fmt.Printf("%s を uint64 に変換: %d, ok: %t\n", f1.String(), u1, ok1) // 出力: 12345 を uint64 に変換: 12345, ok: true
f2 := new(big.Float).SetString("18446744073709551615") // uint64 の最大値
u2, ok2 := f2.Uint64()
fmt.Printf("%s を uint64 に変換: %d, ok: %t\n", f2.String(), u2, ok2) // 出力: 18446744073709551615 を uint64 に変換: 18446744073709551615, ok: true
f3 := new(big.Float).SetString("1.23e19") // uint64 の最大値を超える値
u3, ok3 := f3.Uint64()
fmt.Printf("%s を uint64 に変換: %d, ok: %t\n", f3.String(), u3, ok3) // 出力: 1.23e+19 を uint64 に変換: 0, ok: false
f4 := new(big.Float).SetString("-10") // 負の値
u4, ok4 := f4.Uint64()
fmt.Printf("%s を uint64 に変換: %d, ok: %t\n", f4.String(), u4, ok4) // 出力: -10 を uint64 に変換: 0, ok: false
}
値が符号なし 64 ビット整数の範囲外である
- トラブルシューティング
- 変換前に
big.Floatの値が適切な範囲内にあるかを確認してください。Float.Cmp()メソッドなどを使用して範囲チェックを行うことができます。 - 入力元となる
big.Floatの生成過程を見直し、意図しない範囲外の値が生成されていないか確認してください。 - ユーザーからの入力に基づいて
big.Floatを生成している場合は、入力値のバリデーションを適切に行い、範囲外の入力に対してエラー処理を行うようにしてください。
- 変換前に
- エラー
big.Floatの値が0未満であるか、2^64 - 1を超える場合に発生します。この場合、Uint64()は未定義のuint64値（通常は0）とfalseのokを返します。
big.Float の値が負である
- トラブルシューティング
- 変換前に
big.Floatの符号を確認してください。Float.Sign()メソッドを使用すると、値が正、負、ゼロのいずれであるかを知ることができます。 - 負の値が予期される場合は、別の型（例えば
int64に変換するInt64()メソッド）の使用を検討するか、絶対値を取得するなどの前処理を行ってください。
- 変換前に
- エラー
big.Floatが負の数である場合、符号なし 64 ビット整数に変換することはできません。Uint64()は0とfalseを返します。
big.Float の値が無限大 (+Inf) または非数 (NaN) である
- トラブルシューティング
big.Floatの値が無限大または非数でないかを確認してください。Float.IsInf()およびFloat.IsNaN()メソッドを使用できます。- 無限大や非数が生成される可能性のある演算を見直し、適切なエラー処理や代替処理を検討してください。
- エラー
big.Floatが無限大または非数の場合、整数としての表現は存在しません。Uint64()は0とfalseを返します。
精度が失われる可能性
- トラブルシューティング
- 変換後の
uint64の値が、元のbig.Floatが意図する正確な整数値であるかを慎重に確認してください。 - もし厳密な精度が求められる場合は、
big.Int型への変換 (Float.Int64(),Float.Int(),Float.SetInt()) を検討してください。ただし、big.Intへの変換でも範囲外のエラーが発生する可能性があります。
- 変換後の
- 注意点
big.Floatは任意精度の浮動小数点数を扱いますが、uint64は固定精度の整数です。big.Floatが非常に大きな整数値を保持している場合、仮数部の精度によってはuint64に正確に変換できない可能性があります。この場合、okはtrueを返しますが、変換後の値は元のbig.Floatの正確な整数値とは異なる場合があります。
-
ok の値を確認する
Uint64()の戻り値であるokがfalseの場合、変換が失敗しています。まずはこの値を確認し、失敗の原因を特定することから始めます。 -
変換元の big.Float の値を確認する
変換に失敗した場合、Printfなどを使用してbig.Floatの文字列表現 (Float.String()) を出力し、どのような値を持っていたのかを確認します。 -
範囲チェックを行う
変換前に、big.Floatの値がuint64の有効な範囲内にあるか明示的にチェックするコードを追加します。 -
エラーログの活用
変換が失敗した場合、エラーログに詳細な情報を記録するようにしておくと、問題の追跡が容易になります。 -
テストケースの作成
さまざまな境界値や異常値を含むテストケースを作成し、Uint64()の動作を検証することで、潜在的な問題を早期に発見できます。
基本的な使い方
package main
import (
"fmt"
"math/big"
)
func main() {
// 符号なし64ビット整数の範囲内の値を big.Float で表現
f1 := new(big.Float).SetUint64(12345)
u1, ok1 := f1.Uint64()
fmt.Printf("値: %s, uint64: %d, 成功: %t\n", f1.String(), u1, ok1)
// 出力: 値: 12345, uint64: 12345, 成功: true
// 文字列から big.Float を生成
f2, _, err := new(big.Float).SetString("9876543210")
if err != nil {
fmt.Println("文字列の変換エラー:", err)
return
}
u2, ok2 := f2.Uint64()
fmt.Printf("値: %s, uint64: %d, 成功: %t\n", f2.String(), u2, ok2)
// 出力: 値: 9876543210, uint64: 9876543210, 成功: true
}
この例では、SetUint64() で big.Float を初期化し、SetString() で文字列から big.Float を生成した後、それぞれ Uint64() で uint64 に変換しています。成功した場合は、変換された値と true の ok が出力されます。
範囲外の値の扱い
package main
import (
"fmt"
"math/big"
)
func main() {
// uint64 の最大値を超える値
f3, _, err := new(big.Float).SetString("18446744073709551616") // 2^64
if err != nil {
fmt.Println("文字列の変換エラー:", err)
return
}
u3, ok3 := f3.Uint64()
fmt.Printf("値: %s, uint64: %d, 成功: %t\n", f3.String(), u3, ok3)
// 出力: 値: 1.8446744073709552e+19, uint64: 0, 成功: false
// 負の値
f4 := new(big.Float).SetInt64(-100)
u4, ok4 := f4.Uint64()
fmt.Printf("値: %s, uint64: %d, 成功: %t\n", f4.String(), u4, ok4)
// 出力: 値: -100, uint64: 0, 成功: false
}
この例では、uint64 の範囲を超える大きな値と負の値を big.Float に設定し、Uint64() を呼び出しています。どちらの場合も、ok は false になり、変換は失敗していることがわかります。返される uint64 の値は意味のない値（通常は 0）になります。
無限大 (Inf) と非数 (NaN) の扱い
package main
import (
"fmt"
"math/big"
)
func main() {
// 無限大
inf := new(big.Float).SetInf(false) // 正の無限大
u5, ok5 := inf.Uint64()
fmt.Printf("値: %s, uint64: %d, 成功: %t\n", inf.String(), u5, ok5)
// 出力: 値: +Inf, uint64: 0, 成功: false
// 非数
nan := new(big.Float).SetNaN()
u6, ok6 := nan.Uint64()
fmt.Printf("値: %s, uint64: %d, 成功: %t\n", nan.String(), u6, ok6)
// 出力: 値: NaN, uint64: 0, 成功: false
}
この例では、無限大と非数を big.Float に設定し、Uint64() を呼び出しています。どちらの場合も、ok は false になります。
package main
import (
"fmt"
"math/big"
)
func main() {
// 非常に大きな整数値で、仮数部の精度が uint64 で表現しきれない可能性のある値
f7, _, err := new(big.Float).SetString("18446744073709551615.1")
if err != nil {
fmt.Println("文字列の変換エラー:", err)
return
}
u7, ok7 := f7.Uint64()
fmt.Printf("値: %s, uint64: %d, 成功: %t\n", f7.String(), u7, ok7)
// 出力: 値: 1.8446744073709551e+19, uint64: 18446744073709551615, 成功: true (精度が失われている可能性)
// 正確な整数値として表現できる範囲内だが、浮動小数点数の性質によるわずかな誤差
f8, _ := new(big.Float).SetFloat64(12345.000000000001)
u8, ok8 := f8.Uint64()
fmt.Printf("値: %s, uint64: %d, 成功: %t\n", f8.String(), u8, ok8)
// 出力: 値: 12345.000000000001, uint64: 12345, 成功: true (浮動小数点数の近似値)
}
big.Float.Int64()
- 使いどころ
変換したい値が負の可能性もある場合や、符号付き 64 ビット整数の範囲で十分な場合に利用できます。 - 特徴
- 負の値も扱えます。
- 符号付き 64 ビット整数の範囲
[-2^63, 2^63 - 1]内であれば変換可能です。 - 範囲外の場合や、無限大、非数の場合は
okがfalseになります。 - 精度が失われる可能性は
Uint64()と同様にあります。
package main
import (
"fmt"
"math/big"
)
func main() {
f1 := new(big.Float).SetInt64(-123)
i1, ok1 := f1.Int64()
fmt.Printf("値: %s, int64: %d, 成功: %t\n", f1.String(), i1, ok1)
// 出力: 値: -123, int64: -123, 成功: true
f2 := new(big.Float).SetString("9223372036854775807") // int64 の最大値
i2, ok2 := f2.Int64()
fmt.Printf("値: %s, int64: %d, 成功: %t\n", f2.String(), i2, ok2)
// 出力: 値: 9223372036854775807, int64: 9223372036854775807, 成功: true
f3 := new(big.Float).SetString("9.223372036854775808e18") // int64 の最大値を超える値
i3, ok3 := f3.Int64()
fmt.Printf("値: %s, int64: %d, 成功: %t\n", f3.String(), i3, ok3)
// 出力: 値: 9.223372036854776e+18, int64: 0, 成功: false
}
big.Float.Int()
- 使いどころ
精度が重要で、uint64やint64の範囲を超える可能性のある整数値を扱いたい場合に最適です。 - 特徴
- 精度を失うことなく、
big.Floatの整数部を正確にbig.Intとして取得できます。 - 範囲の制約は事実上ありません（メモリの許す限り）。
- 変換元の
big.Floatが整数でない場合、小数点以下は切り捨てられます。 - 無限大や非数の場合は、nil の
big.Intポインタとfalseのaccuracy(精度) が返されます。
- 精度を失うことなく、
package main
import (
"fmt"
"math/big"
)
func main() {
f1 := new(big.Float).SetString("12345678901234567890")
i1, acc1 := f1.Int(nil)
fmt.Printf("値: %s, big.Int: %s, 精度: %d\n", f1.String(), i1.String(), acc1)
// 出力: 値: 1.2345678901234568e+19, big.Int: 12345678901234567890, 精度: 2 (精度は正確)
f2 := new(big.Float).SetString("123.45")
i2, acc2 := f2.Int(nil)
fmt.Printf("値: %s, big.Int: %s, 精度: %d\n", f2.String(), i2.String(), acc2)
// 出力: 値: 123.45, big.Int: 123, 精度: 1 (小数点以下切り捨て)
inf := new(big.Float).SetInf(false)
i3, acc3 := inf.Int(nil)
fmt.Printf("値: %s, big.Int: %v, 精度: %d\n", inf.String(), i3, acc3)
// 出力: 値: +Inf, big.Int: <nil>, 精度: 0 (無限大)
}
- 使いどころ
Uint64()のデフォルトの挙動では不十分な場合や、特定の範囲制限を設けたい場合に有効です。 - 特徴
- より厳密な範囲チェックやカスタムエラー処理が可能です。
- 例えば、範囲外の場合はエラーを返す、特定のデフォルト値を返すなどの柔軟な対応ができます。
package main
import (
"errors"
"fmt"
"math/big"
)
func floatToUint64Checked(f *big.Float) (uint64, error) {
if f.Sign() < 0 {
return 0, errors.New("負の値は uint64 に変換できません")
}
limit := new(big.Float).SetUint64(^uint64(0)) // uint64 の最大値
if f.Cmp(limit) > 0 {
return 0, errors.New("値が uint64 の最大値を超えています")
}
if !f.IsInt() {
return 0, errors.New("値は整数ではありません") // 必要に応じて整数チェック
}
u, acc := f.Uint64()
if acc != big.Exact {
return 0, errors.New("精度が失われています") // 必要に応じて精度チェック
}
return u, nil
}
func main() {
f1 := new(big.Float).SetUint64(100)
u1, err1 := floatToUint64Checked(f1)
fmt.Printf("値: %s, uint64: %d, エラー: %v\n", f1.String(), u1, err1)
// 出力: 値: 100, uint64: 100, エラー: <nil>
f2 := new(big.Float).SetString("1.85e19")
u2, err2 := floatToUint64Checked(f2)
fmt.Printf("値: %s, uint64: %d, エラー: %v\n", f2.String(), u2, err2)
// 出力: 値: 1.85e+19, uint64: 0, エラー: 値が uint64 の最大値を超えています
f3 := new(big.Float).SetString("-50")
u3, err3 := floatToUint64Checked(f3)
fmt.Printf("値: %s, uint64: %d, エラー: %v\n", f3.String(), u3, err3)
// 出力: 値: -50, uint64: 0, エラー: 負の値は uint64 に変換できません
f4 := new(big.Float).SetString("123.45")
u4, err4 := floatToUint64Checked(f4)
fmt.Printf("値: %s, uint64: %d, エラー: %v\n", f4.String(), u4, err4)
// 出力: 値: 123.45, uint64: 0, エラー: 値は整数ではありません
}
- より厳密なチェックやカスタムエラー処理を行いたい場合は、自作の関数を作成するのが有効です。
- 精度を維持したまま整数部を取得したい場合や、範囲の制約を受けたくない場合は
big.Float.Int()を使用してください。 - 符号付きの整数に変換したい場合は
big.Float.Int64()を検討してください。