String()だけじゃない！Go言語 big.Intの多様な文字列変換メソッド
2025-06-01
big.Int.String() とは？
Go言語の math/big パッケージは、任意精度の整数（大きな整数）を扱うための型 big.Int を提供します。big.Int 型は、通常の int や int64 では表現できないほど大きな数値を扱う必要がある場合に非常に便利です。
big.Int.String() メソッドは、この big.Int 型の値を、人間が読める10進数の文字列形式に変換するために使用されます。
メソッドのシグネチャ
func (x *Int) String() string
string: 変換された10進数の文字列が返されます。x *Int:String()メソッドを呼び出すbig.Int型のポインタレシーバです。
動作
String() メソッドは、big.Int オブジェクトが保持する巨大な整数値を、符号（負の場合は -）とそれに続く数字列として表現します。例えば、big.Int が 12345678901234567890 のような非常に大きな数値を表している場合、String() を呼び出すとそのまま "12345678901234567890" という文字列が返されます。
使用例
package main
import (
"fmt"
"math/big"
)
func main() {
// 新しい big.Int を作成し、値を設定
n := new(big.Int)
n.SetString("1234567890123456789012345678901234567890", 10) // 10進数で文字列から設定
// big.Int の値を文字列に変換して出力
str := n.String()
fmt.Println("big.Int の値:", str)
// 負の数の場合
m := new(big.Int)
m.SetString("-98765432109876543210", 10)
fmt.Println("負の big.Int の値:", m.String())
// ゼロの場合
zero := new(big.Int)
fmt.Println("ゼロの big.Int の値:", zero.String())
}
このコードを実行すると、以下のような出力が得られます。
big.Int の値: 1234567890123456789012345678901234567890
負の big.Int の値: -98765432109876543210
ゼロの big.Int の値: 0
用途
big.Int.String() メソッドは、主に以下の目的で使用されます。
- ユーザーへの表示: 計算結果の大きな数値をユーザーインターフェースに表示する場合。
- ファイルやネットワークへの書き出し:
big.Intの値をテキスト形式で保存したり、他のシステムに送信したりする場合。 - デバッグやログ出力:
big.Intの現在の値を人間が読める形式で確認したい場合。
- 非常に大きな数の場合、生成される文字列も非常に長くなる可能性があります。
String()メソッドは常に10進数で表現された文字列を返します。もし、2進数や16進数などの別の基数で文字列として表現したい場合は、big.IntのText(base int)メソッドやFormatメソッドを使用する必要があります。
-
- エラーの状況:
big.Intのポインタがnilの状態でString()メソッドを呼び出すと、ランタイムパニック (panic: runtime error: invalid memory address or nil pointer dereference) が発生します。 - 例:
package main import ( "fmt" "math/big" ) func main() { var n *big.Int // n は nil です // fmt.Println(n.String()) // ここでパニックが発生する // 安全なコード: if n != nil { fmt.Println(n.String()) } else { fmt.Println("n は nil です") } } - トラブルシューティング:
big.Intの変数を宣言しただけではnilポインタになります。使用する前にnew(big.Int)またはbig.NewInt(value)などで初期化する必要があります。n := new(big.Int) // big.Int のゼロ値 (0) で初期化される // または n := big.NewInt(123) // 値 123 で初期化される fmt.Println(n.String()) // "123"
- エラーの状況:
-
非常に長い文字列の生成とパフォーマンスの問題
- エラーの状況:
big.Intが非常に大きな値（例: 数千桁、数万桁）を持つ場合、String()メソッドの呼び出しは計算コストが高くなり、パフォーマンスの問題を引き起こす可能性があります。特に、ループ内で頻繁にString()を呼び出すと顕著になります。 - 例:
package main import ( "fmt" "math/big" "time" ) func main() { n := new(big.Int) n.Exp(big.NewInt(2), big.NewInt(5000000), nil) // 2の500万乗という非常に大きな数 start := time.Now() _ = n.String() // 非常に時間がかかる可能性がある elapsed := time.Since(start) fmt.Printf("String() 変換にかかった時間: %s\n", elapsed) } - トラブルシューティング:
- 本当に文字列が必要な場合にのみ
String()を呼び出すようにします。 - パフォーマンスがクリティカルな場合、例えば、数値演算の結果を他の
big.Intに渡すだけであれば、文字列への変換は不要です。 - ログ出力などで部分的に表示したい場合は、
Text(base int)メソッドを使って特定の基数で出力したり、デバッグ目的であれば部分的に切り出すなどの工夫が考えられます。
- 本当に文字列が必要な場合にのみ
- エラーの状況:
-
String()で得られた文字列の誤った解釈やパースエラー- エラーの状況:
String()で取得した文字列を、別のbig.Intに戻したり、他のデータ型に変換したりする際に、予期せぬエラーが発生することがあります。特に、基数を間違えるなどのケースです。 - 例:
package main import ( "fmt" "math/big" ) func main() { original := big.NewInt(255) s := original.String() // "255" // 文字列を big.Int に戻す際に基数を間違える reverted := new(big.Int) // "255" を16進数として解釈しようとすると、"F" が含まれていないためエラーになる _, ok := reverted.SetString(s, 16) if !ok { fmt.Println("文字列のパースに失敗しました (基数が間違っている可能性があります)") } else { fmt.Println("成功:", reverted) } // 正しい基数を使用した場合 revertedCorrect := new(big.Int) _, okCorrect := revertedCorrect.SetString(s, 10) if okCorrect { fmt.Println("正しい基数で成功:", revertedCorrect) // 255 } } - トラブルシューティング:
big.Int.String()は常に10進数文字列を返します。この文字列をbig.Int.SetString()で戻す場合は、常に基数10を指定するようにします。- 他の基数（2進数、16進数など）で文字列に変換したい場合は、
big.Int.Text(base int)を使用し、戻す際もその基数を指定します。
- エラーの状況:
-
フォーマットの要件との不一致
- エラーの状況:
String()は純粋な10進数文字列を返しますが、特定のフォーマット（例: グループセパレータ、通貨記号など）が必要な場合、String()だけでは不十分です。 - 例:
1234567を1,234,567のように表示したい場合。 - トラブルシューティング:
String()で得られた文字列を、fmt.Sprintfや独自のフォーマット関数を使って後処理する必要があります。package main import ( "fmt" "math/big" "regexp" ) func main() { n := big.NewInt(1234567890) s := n.String() // "1234567890" // 3桁ごとにコンマを挿入する例 re := regexp.MustCompile(`(\d+)(\d{3})`) for { if len(s) > 3 && s[0] != '-' { // 負の数と3桁以下の数は処理しない s = re.ReplaceAllString(s, "$1,$2") } else { break } } fmt.Println("フォーマットされた値:", s) }
- エラーの状況:
big.Int.String() 自体は堅牢なメソッドですが、その使用前後の文脈で問題が発生することがあります。
- フォーマット: 基本的な10進数文字列以上のフォーマットが必要な場合は、別途処理を実装する。
- 基数の誤解:
String()は10進数であると理解し、他の基数が必要な場合はText()を使う。 - パフォーマンス: 非常に大きな数を扱う場合は、文字列変換のコストを考慮する。
- 初期化忘れ:
big.Intポインタがnilでないことを常に確認する。
big.Int.String() の基本的な使い方
String() メソッドは、big.Int の値を10進数の文字列として取得する最も直接的な方法です。
package main
import (
"fmt"
"math/big" // big.Int を使用するために必要
)
func main() {
// 例1: 正の大きな整数
num1 := new(big.Int)
// SetString(s string, base int) は、文字列 s を指定された基数 (ここでは10進数) でパースし、
// big.Int の値として設定します。
num1.SetString("9876543210987654321098765432109876543210", 10)
// String() メソッドを呼び出して、10進数文字列として取得
str1 := num1.String()
fmt.Printf("num1: %s (型: %T)\n", str1, str1) // 出力: num1: 9876543210987654321098765432109876543210 (型: string)
// 例2: 負の大きな整数
num2 := big.NewInt(-1234567890123456789) // big.NewInt は int64 から big.Int を初期化
str2 := num2.String()
fmt.Printf("num2: %s (型: %T)\n", str2, str2) // 出力: num2: -1234567890123456789 (型: string)
// 例3: ゼロ
num3 := big.NewInt(0)
str3 := num3.String()
fmt.Printf("num3: %s (型: %T)\n", str3, str3) // 出力: num3: 0 (型: string)
// 例4: 計算結果の表示
a := big.NewInt(1000000000000000000) // 10^18
b := big.NewInt(2000000000000000000) // 2 * 10^18
sum := new(big.Int).Add(a, b) // a + b
product := new(big.Int).Mul(a, b) // a * b
fmt.Printf("a + b = %s\n", sum.String()) // 出力: a + b = 3000000000000000000
fmt.Printf("a * b = %s\n", product.String()) // 出力: a * b = 20000000000000000000000000000000000000000
}
応用例1: String() で取得した文字列をログに出力する
デバッグやアプリケーションの動作確認のために、big.Int の値をログに記録する際に String() が役立ちます。
package main
import (
"fmt"
"log" // ログ出力用
"math/big"
)
func main() {
result := new(big.Int)
result.Exp(big.NewInt(2), big.NewInt(128), nil) // 2の128乗 (非常に大きな数)
log.Printf("計算結果 (2^128): %s\n", result.String())
// 出力例: 2023/10/27 10:30:00 計算結果 (2^128): 340282366920938463463374607431768211456
}
応用例2: String() で取得した文字列をファイルに書き出す
大きな数値をファイルに保存したい場合にも String() が使えます。
package main
import (
"fmt"
"math/big"
"os" // ファイル操作用
"log" // エラーログ用
)
func main() {
hugeNum := new(big.Int)
hugeNum.Exp(big.NewInt(10), big.NewInt(100), nil) // 10の100乗 (グーゴル)
filePath := "googol.txt"
file, err := os.Create(filePath)
if err != nil {
log.Fatalf("ファイル作成エラー: %v", err)
}
defer file.Close() // 関数終了時にファイルを閉じる
_, err = file.WriteString(hugeNum.String()) // 文字列としてファイルに書き込み
if err != nil {
log.Fatalf("ファイル書き込みエラー: %v", err)
}
fmt.Printf("10の100乗が '%s' に書き込まれました。\n", filePath)
}
String() で得られた文字列を、別の big.Int や、もし可能であれば標準の整数型に戻すこともできます。ただし、その際の注意点があります。
package main
import (
"fmt"
"math/big"
"strconv" // string から int/int64 への変換用
)
func main() {
originalBigInt := big.NewInt(1234567890)
strValue := originalBigInt.String() // "1234567890"
fmt.Printf("元の big.Int: %s\n", originalBigInt.String())
fmt.Printf("String() で取得した文字列: %s\n", strValue)
// Case 1: 文字列を別の big.Int に戻す
// SetString の第二引数は基数です。String() は常に10進数を返すので、ここでは10を指定します。
revertedBigInt := new(big.Int)
_, success := revertedBigInt.SetString(strValue, 10)
if success {
fmt.Printf("文字列から復元した big.Int: %s\n", revertedBigInt.String())
fmt.Printf("元の big.Int と一致するか: %t\n", originalBigInt.Cmp(revertedBigInt) == 0)
} else {
fmt.Println("big.Int への変換に失敗しました。")
}
// Case 2: 文字列を通常の int64 に変換 (値の範囲に注意！)
// strValue は "1234567890" で、これは int64 の範囲に収まるため成功する
int64Value, err := strconv.ParseInt(strValue, 10, 64) // 10進数でパース、64ビット整数として
if err != nil {
fmt.Printf("int64 への変換エラー: %v\n", err)
} else {
fmt.Printf("int64 に変換した値: %d (型: %T)\n", int64Value, int64Value)
}
// 非常に大きな数を int64 に変換しようとするとエラーになる例
tooBigNum := new(big.Int)
tooBigNum.SetString("98765432109876543210", 10) // int64 の最大値を超える
strTooBig := tooBigNum.String()
_, err = strconv.ParseInt(strTooBig, 10, 64)
if err != nil {
fmt.Printf("非常に大きな数 (%s) の int64 への変換エラー: %v\n", strTooBig, err)
// 通常、strconv.ParseInt は "value out of range" エラーを返す
}
}
-
fmt.Sprintf()を使用するfmt.Sprintf()は、Go言語の標準的なフォーマット関数であり、big.Int型も直接サポートしています。内部的にはbig.Int.String()を呼び出すか、あるいはfmt.Formatterインターフェースの実装を利用してフォーマットします。-
特徴:
%d(10進数),%b(2進数),%o(8進数),%x(16進数小文字),%X(16進数大文字) などのフォーマット指定子を使って、様々な基数で出力できます。- 幅指定、ゼロパディング、符号表示などの詳細なフォーマット制御が可能です。
String()メソッドのように直接文字列を返すのではなく、フォーマットされた文字列を返します。
-
使用例:
package main import ( "fmt" "math/big" ) func main() { num := big.NewInt(1234567890123456789) // 10進数 (String() と同じ) s_decimal := fmt.Sprintf("%d", num) fmt.Printf("10進数: %s\n", s_decimal) // 2進数 s_binary := fmt.Sprintf("%b", num) fmt.Printf("2進数: %s\n", s_binary) // 16進数 (小文字) s_hex_lower := fmt.Sprintf("%x", num) fmt.Printf("16進数 (小文字): %s\n", s_hex_lower) // 16進数 (大文字、0xプレフィックス付き) s_hex_upper_prefix := fmt.Sprintf("%#X", num) fmt.Printf("16進数 (大文字、プレフィックス付き): %s\n", s_hex_upper_prefix) // ゼロパディングと幅指定 (例えば、25桁にゼロパディング) s_padded := fmt.Sprintf("%025d", num) fmt.Printf("ゼロパディング: %s\n", s_padded) } -
いつ使うか:
String()が返す標準の10進数文字列以外のフォーマット（2進数、16進数など）や、幅指定、パディング、符号表示などの詳細なフォーマットが必要な場合に最適です。
-
-
big.Int.Text(base int)メソッドString()は常に10進数文字列を返しますが、Text()メソッドは任意の基数でbig.Intの値を文字列として表現できます。-
特徴:
base引数に2からbig.MaxBase(36) までの値を指定して、その基数で文字列を生成します。- 基数が10の場合は
String()と同じ結果を返します。 - 10より大きい基数（例: 16進数）の場合、数字に加えて英字（a-z）が使われます。
-
使用例:
package main import ( "fmt" "math/big" ) func main() { num := big.NewInt(255) // 10進数の255 // 10進数 (String() と同じ) s_decimal := num.Text(10) fmt.Printf("10進数: %s\n", s_decimal) // "255" // 2進数 s_binary := num.Text(2) fmt.Printf("2進数: %s\n", s_binary) // "11111111" // 8進数 s_octal := num.Text(8) fmt.Printf("8進数: %s\n", s_octal) // "377" // 16進数 s_hex := num.Text(16) fmt.Printf("16進数: %s\n", s_hex) // "ff" // 基数36 (数字0-9と小文字a-zを使用) largeNum := new(big.Int) largeNum.SetString("1234567890abcdef", 16) // 16進数で大きな数を設定 s_base36 := largeNum.Text(36) fmt.Printf("基数36: %s\n", s_base36) } -
いつ使うか:
String()が提供する10進数以外の特定の基数（2進数、8進数、16進数など）で文字列表現が必要な場合に、fmt.Sprintf()と同様に利用できます。Text()はfmt.Sprintf()よりも基数変換に特化しており、より簡潔なコードになることがあります。
-
big.Int.Append(buf []byte, base int): 既存のバイトスライスへの追加、メモリ割り当ての最適化が必要な場合。big.Int.Text(base int): 特定の基数での文字列変換に特化しており、fmt.Sprintf()と同様の目的で利用できますが、Text()の方が直接的です。fmt.Sprintf(): 10進数以外の基数、またはより詳細なフォーマット制御（幅、パディング、符号など）が必要な場合。big.Int.String(): 最もシンプルで一般的な10進数文字列変換。ほとんどのユースケースで十分です。