Golang高精度定点十进制数值计算库 - decimal

decimal是Go语言中一个优秀的高精度定点十进制数值计算库，特别适合金融、货币等需要精确小数计算的场景。下面我将详细介绍decimal库的使用方法。

安装decimal库

go get github.com/shopspring/decimal

基本使用

创建Decimal值

package main

import (
	"fmt"
	"github.com/shopspring/decimal"
)

func main() {
	// 从字符串创建
	a := decimal.NewFromString("123.456")
	b := decimal.NewFromString("78.90")

	// 从float创建(不推荐，可能有精度问题)
	c := decimal.NewFromFloat(123.456)

	// 从整数创建
	d := decimal.NewFromInt(100)

	fmt.Println(a, b, c, d)
}

基本运算

func basicOperations() {
	a := decimal.NewFromString("123.456")
	b := decimal.NewFromString("78.90")

	// 加法
	sum := a.Add(b)
	fmt.Println("加法:", sum) // 202.356

	// 减法
	diff := a.Sub(b)
	fmt.Println("减法:", diff) // 44.556

	// 乘法
	product := a.Mul(b)
	fmt.Println("乘法:", product) // 9740.6784

	// 除法
	quotient := a.Div(b)
	fmt.Println("除法:", quotient) // 1.564714828897341698

	// 取余
	remainder := decimal.NewFromInt(10).Mod(decimal.NewFromInt(3))
	fmt.Println("取余:", remainder) // 1
}

比较运算

func compareOperations() {
	a := decimal.NewFromString("123.456")
	b := decimal.NewFromString("78.90")
	c := decimal.NewFromString("123.456")

	fmt.Println("a > b:", a.GreaterThan(b)) // true
	fmt.Println("a < b:", a.LessThan(b))    // false
	fmt.Println("a == c:", a.Equal(c))      // true
	fmt.Println("a != b:", a.Equal(b))      // false
}

四舍五入和截断

func roundingOperations() {
	num := decimal.NewFromString("123.456789")

	// 四舍五入到小数点后2位
	rounded := num.Round(2)
	fmt.Println("四舍五入2位:", rounded) // 123.46

	// 向下取整
	floor := num.RoundFloor(2)
	fmt.Println("向下取整2位:", floor) // 123.45

	// 向上取整
	ceil := num.RoundCeil(2)
	fmt.Println("向上取整2位:", ceil) // 123.46

	// 截断
	truncated := num.Truncate(2)
	fmt.Println("截断2位:", truncated) // 123.45
}

高级运算

func advancedOperations() {
	// 平方根
	sqrt, _ := decimal.NewFromString("16").Sqrt()
	fmt.Println("平方根:", sqrt) // 4

	// 幂运算
	power := decimal.NewFromInt(2).Pow(decimal.NewFromInt(3))
	fmt.Println("幂运算:", power) // 8

	// 绝对值
	abs := decimal.NewFromString("-123.456").Abs()
	fmt.Println("绝对值:", abs) // 123.456
}

序列化和反序列化

func serialization() {
	// 转换为字符串
	num := decimal.NewFromString("123.456")
	str := num.String()
	fmt.Println("字符串表示:", str)

	// 转换为float64(可能丢失精度)
	f, _ := num.Float64()
	fmt.Println("float64:", f)

	// JSON序列化
	type Invoice struct {
		Amount decimal.Decimal `json:"amount"`
	}
	inv := Invoice{Amount: num}
	jsonData, _ := json.Marshal(inv)
	fmt.Println("JSON:", string(jsonData))
}

实际应用示例

金融计算示例

func financialExample() {
	// 计算复利
	principal := decimal.NewFromInt(1000)      // 本金
	rate := decimal.NewFromFloat(0.05)         // 年利率5%
	years := 5                                 // 5年

	// 复利公式: A = P(1 + r)^n
	factor := decimal.NewFromInt(1).Add(rate)  // (1 + r)
	factor = factor.Pow(decimal.NewFromInt(int64(years))) // (1 + r)^n
	amount := principal.Mul(factor)           // P * (1 + r)^n

	fmt.Println("5年后金额:", amount.Round(2)) // 1276.28
}

购物车计算示例

func shoppingCartExample() {
	// 商品列表
	items := []struct {
		name     string
		price    decimal.Decimal
		quantity int64
	}{
		{"笔记本电脑", decimal.NewFromString("5999.99"), 1},
		{"鼠标", decimal.NewFromString("129.50"), 2},
		{"键盘", decimal.NewFromString("299.00"), 1},
	}

	// 计算小计
	var subtotal decimal.Decimal
	for _, item := range items {
		subtotal = subtotal.Add(item.price.Mul(decimal.NewFromInt(item.quantity)))
	}

	// 计算税费(8%)
	taxRate := decimal.NewFromFloat(0.08)
	tax := subtotal.Mul(taxRate).Round(2)

	// 计算总价
	total := subtotal.Add(tax)

	fmt.Println("小计:", subtotal.Round(2))
	fmt.Println("税费:", tax)
	fmt.Println("总计:", total.Round(2))
}

注意事项

1. 避免从float创建：NewFromFloat可能会有精度问题，推荐使用NewFromString
2. 除法精度：除法运算默认保留16位小数，可以使用DivRound指定精度
3. 并发安全：Decimal类型是不可变的，因此是并发安全的
4. 性能考虑：Decimal运算比原生float运算慢，在非必要场景不要滥用

decimal库提供了丰富的API，可以满足绝大多数精确计算的需求，特别适合金融、电商等需要精确小数计算的场景。