Trampas de los números en JSON: enteros mayores que 2^53, NaN e Infinity, y decimales exactos

Qué es

La gramática de JSON (RFC 8259, citada) admite números de cualquier tamaño y precisión, pero permite que las implementaciones fijen límites. El texto señala que un emisor puede esperar, en general, software basado en IEEE 754 binary64; que los enteros dentro del rango [-(2^53)+1, (2^53)-1] son interoperables, en el sentido de que las implementaciones coinciden exactamente en sus valores; y que los valores que la gramática no puede expresar, como Infinity y NaN, no están permitidos. I-JSON (RFC 7493, citada) convierte esto en reglas para mensajes interoperables: no enviar más magnitud ni más precisión de la que ofrece un double, y codificar como cadenas los valores mayores o exactos, por ejemplo los enteros de 64 bits, porque JavaScript no puede tratar como exacto un entero superior a 9007199254740991. La documentación del módulo json de Python (citada) indica que allow_nan tiene el valor true por defecto, de modo que nan e inf se escriben como NaN e Infinity, algo que la especificación no permite. MDN (citada) indica que JSON.stringify trata NaN e Infinity como null.

Por qué importa

Un identificador de base de datos de 64 bits superior a 2^53 sobrevive a un viaje de ida y vuelta en Python, pero en un navegador pierde en silencio sus dígitos menos significativos. Un notebook que escribe NaN en un archivo JSON produce un documento que otros analizadores rechazan, mientras que ese mismo valor, tras pasar por un navegador, se convierte en null y parece un «dato ausente» intencionado. Una cantidad de dinero interpretada como double binario ya no es el importe decimal que se envió, y cada operación aritmética posterior introduce redondeo.

Cómo aplicarlo

• Documenta el contrato numérico de cada campo: entero con un rango, decimal con una escala o coma flotante; todo lo que pueda superar 2^53 viaja como cadena.
• Serializa los identificadores como cadenas desde la primera versión; cambiarlo más adelante es un cambio incompatible para todos los clientes.
• Serializa los decimales exactos (dinero, lecturas con escala fija) como cadenas y analízalos con un tipo decimal; el artículo relacionado sobre Decimal explica por qué los doubles no son el contenedor adecuado.
• Rechaza los valores no finitos en la frontera del sistema: en Python pasa allow_nan=False para que la serialización lance una excepción en lugar de emitir NaN; en JavaScript comprueba Number.isFinite antes de serializar. Representa lo «ausente» de forma deliberada, con null o con un campo omitido.
• Valida con un esquema que fije type, minimum y maximum, y un patrón para los números codificados como cadenas.

Trampas

-0 es un número JSON válido, pero JSON.stringify(-0) de JavaScript produce "0". La notación exponencial es legal para enteros (1e2), y algunos analizadores tipan entonces el valor como coma flotante. Los valores BigInt de JavaScript lanzan un error en JSON.stringify, salvo que un replacer o un método toJSON los convierta. RFC 8259 deja sin definir el comportamiento ante nombres de miembro duplicados e I-JSON los prohíbe; los analizadores suelen conservar el último, lo que convierte el contrabando de claves duplicadas en una cuestión de validación.