Десятичные вычисления в PHP 8.4: интеграция объектного API BCMath с Laravel

При разработке корпоративных приложений, особенно тех, которые обрабатывают финансовые транзакции, системы бухгалтерского учета или управления запасами, точные числовые расчеты имеют критический приоритет. Небольшая ошибка округления может привести к значительным расхождениям и неприятностям при отладке. Давайте рассмотрим, как новый объектный API BCMath в PHP 8.4 делает обработку этих вычислений точной и элегантной.

Если вы уже некоторое время работаете с PHP, то, вероятно, сталкивались с этой классической проблемой точности вычислений с плавающей запятой:

$a = 0.1;
$b = 0.2;
var_dump($a + $b);  // Выводит: 0.30000000000000004

Такого рода неточности недопустимы в финансовых расчетах. Дело не только в эстетике — эти небольшие ошибки могут усугубиться и привести к реальным несоответствиям в ваших приложениях.

Основа: Структура базы данных

Первый шаг в обработке точных десятичных вычислений начинается на уровне базы данных. Использование десятичного типа имеет решающее значение:

// В Laravel Migration
Schema::create('items', function (Blueprint $table) {
    $table->id();
    $table->decimal('quantity', 10, 3);  // Общая длина 10, 3 знака после запятой
    $table->decimal('price', 10, 3);     // Общая длина 10, 3 знака после запятой
    $table->decimal('discount', 10, 3);  // Общая длина 10, 3 знака после запятой
    $table->decimal('tax', 10, 3);       // Общая длина 10, 3 знака после запятой
    // другие столбцы ...
});

DECIMAL тип обеспечивает:

• Точная точность до десятичной запятой
• Настраиваемый масштаб и точность
• Подходит для финансовых расчетов

Хотя DECIMAL может быть немного медленнее, чем FLOAT, компромисс в пользу точности вполне оправдан в критически важных для бизнеса приложениях.

Десятичное преобразование в Laravel

Если вы используете Laravel, вы можете использовать его систему приведения для обработки десятичных значений:

class Item extends Model
{
    protected function casts(): array
    {
        return [
            'quantity' => 'decimal:3',
            'price' => 'decimal:3',
            'discount' => 'decimal:3',
            'tax' => 'decimal:3',
        ];
    }
}

Однако важно понимать, что приведение типов в Laravel в первую очередь обрабатывает:

• Форматирование данных
• Согласованное представление значений

Ловушка скрытого преобразования типов

Даже при использовании правильных типов баз данных и преобразования типов Laravel вы все равно можете столкнуться с проблемами точности при выполнении вычислений:

// Значения из БД
$item1 = Item::find(1);  // price: "99.99"
$item2 = Item::find(2);  // price: "149.99"

// Вычисления без BCMath
$subtotal = $item1->price + $item2->price;
$tax = $subtotal * 0.05;  // 5% tax

var_dump($tax);  // Вывод: float(12.499000000000002) вместо 12.499

Такое поведение происходит из-за того, что PHP автоматически преобразует строки в числа при выполнении арифметических операций:

// Строчные значения из БД
$price1 = "99.99";
$price2 = "149.99";
echo gettype($price1);  // string

// PHP автоматически приводит во float во время сложения
$total = $price1 + $price2;
echo gettype($total);   // double (float)

BCMath До PHP 8.4: Точный, но многословный

Решение использует расширение BCMath в PHP:

// Значения из БД
$item1 = Item::find(1);  // price: "99.99"
$item2 = Item::find(2);  // price: "149.99"

// Использование функций BCMath
$subtotal = bcadd($item1->price, $item2->price, 3);
$tax = bcmul($subtotal, $item2->tax, 3);

var_dump($tax);  // Точные результаты: string(5) "12.499"

Однако, когда вычисления становятся более сложными, код становится все труднее читать и поддерживать:

// Сложный расчет заказа
$subtotal = bcmul($item1->price, $item1->quantity, 3);  // Вычисляем количество
$discount = bcmul($subtotal, $item1->discount, 3);        // 10% discount
$afterDiscount = bcsub($subtotal, $discount, 3);             // Применяем скидку
$tax = bcmul($afterDiscount, $item1->tax, 3);                   // Добавляем 5% tax
$total = bcadd($afterDiscount, $tax, 3);                              // Конечная сумма

Объектный API BCMath в PHP 8.4

В PHP 8.4 представлен новый объектно-ориентированный API BCMath, который делает точные вычисления элегантными и интуитивно понятными. При использовании BCMath\Number значения должны передаваться в виде строк для обеспечения точности, то есть любые значения с плавающей точкой будут преобразованы в integer, что приведет к потере точности:

$num = new Number(3.5);    // Вывод: "3"
$num = new Number('4.1');   // Вывод: "4.1"

Вот почему мы правильно настраиваем столбцы нашей базы данных как DECIMAL и обеспечиваем надлежащие настройки PHP PDO или явное приведение, для сохранения строкового представления десятичных значений. Вот как мы используем новый API для выполнения точных вычислений:

use BCMath\Number;

$item1 = Item::find(1);
$price = new Number($item1->price);            // price: "99.99"
$quantity = new Number($item1->quantity);      // quantity: "2"
$discountRate = new Number($item1->discount);  // 10% discount
$taxRate = new Number($item1->tax);            // 5% tax

// Вычисления становятся простыми и читаемыми
$subtotal = $price * $quantity;
$discount = $subtotal * $discountRate;
$afterDiscount = $subtotal - $discount;
$tax = $afterDiscount * $taxRate;
$total = $afterDiscount + $tax;

var_dump($total);  // Автоматически переводит в строку

Основные преимущества нового API:

• Интуитивно понятный объектно-ориентированный интерфейс
• Поддержка стандартных математических операторов
• Неизменяемые объекты, обеспечивающие сохранность ценностей
• Реализация интерфейса Stringable

Элегантная интеграция с Laravel

Мы можем сделать это еще более элегантным, используя шаблон доступа Laravel:

use BCMath\Number;

class Item extends Model
{
    protected function quantity(): Attribute
    {
        return Attribute::make(
            get: fn (string $value) => new Number($value),
        );
    }

    protected function price(): Attribute
    {
        return Attribute::make(
            get: fn (string $value) => new Number($value),
        );
    }

    protected function discount(): Attribute
    {
        return Attribute::make(
            get: fn (string $value) => new Number($value),
        );
    }

    protected function tax(): Attribute
    {
        return Attribute::make(
            get: fn (string $value) => new Number($value),
        );
    }
}

Или с кастомным приведением:

use BCMath\Number;

class DecimalCast implements CastsAttributes
{
    public function get(Model $model, string $key, mixed $value, array $attributes): mixed
    {
        return new Number($value);
    }

    public function set(Model $model, string $key, mixed $value, array $attributes): mixed
    {
        if ($value instanceof Number) {
            return (string) $value;
        }
        return (string) new Number($value);
    }
}
class Item extends Model
{
    protected function casts(): array
    {
        return [
            'quantity' => DecimalCast::class,
            'price' => DecimalCast::class,
            'discount' => DecimalCast::class,
            'tax' => DecimalCast::class,
        ];
    }
}

Тогда:

$item1 = Item::find(1);

$subtotal = $item1->price * $item1->quantity;
$discount = $subtotal * $item1->discount;
$afterDiscount = $subtotal - $discount;
$tax = $afterDiscount * $item1->tax;
$total = $afterDiscount + $tax;

Заключение

В работе по разработке систем учета медицинских товаров решающее значение имеют точные десятичные вычисления. Будь то пересчет единиц измерения лекарств или расчет точной стоимости, даже небольшие ошибки округления могут иметь серьезные последствия. Объектный API BCMath в PHP 8.4 в сочетании с элегантным слоем модели Laravel изменили то, как мы обрабатываем эти критически важные вычисления.

Такая интеграция приносит множество преимуществ:

• Точность, необходимая для медицинских расчетов
• Улучшенная читаемость кода благодаря объектно-ориентированному синтаксису
• Возможность легко обслуживать проект благодаря элегантной абстракции Laravel
• Типобезопасность благодаря статической типизации в PHP

В то время как традиционные функции BCMath хорошо служили нам в течение многих лет, этот новый подход значительно улучшает нашу повседневную разработку.