# 数值的拓展

阮一峰

  • 新增方法
  • 方法调整
// 1. 二进制和八进制表示法
// ES6 提供了二进制和八进制数值的新的写法,分别用前缀0b(或0B)和0o(或0O)表示。

0b111110111 === 503 // true
0o767 === 503 // true
// 从 ES5 开始,在严格模式之中,八进制就不再允许使用前缀0表示,ES6 进一步明确,要使用前缀0o表示。

// 非严格模式
(function(){
  console.log(0o11 === 011); // 前者为新写法,后者为之前的八进制写法
})() // true

// 严格模式
(function(){
  'use strict';
  console.log(0o11 === 011);
})() // Uncaught SyntaxError: Octal literals are not allowed in strict mode.
// 如果要将0b和0o前缀的字符串数值转为十进制,要使用Number方法。

Number('0b111')  // 7
Number('0o10')  // 8

// 2. Number.isFinite(), Number.isNaN()
// ES6 在Number对象上,新提供了Number.isFinite()和Number.isNaN()两个方法。

// Number.isFinite()用来检查一个数值是否为有限的(finite)。
Number.isFinite(15); // true
Number.isFinite(0.8); // true
Number.isFinite(NaN); // false
Number.isFinite(Infinity); // false
Number.isFinite(-Infinity); // false
Number.isFinite('foo'); // false
Number.isFinite('15'); // false
Number.isFinite(true); // false

// ES5 可以通过下面的代码,部署Number.isFinite方法。
(function (global) { // glabal 为 this -> window
  var global_isFinite = global.isFinite; // 调用 window.isFinite
  Object.defineProperty(Number, 'isFinite', {
    value: function isFinite(value) {
      return typeof value === 'number' && global_isFinite(value);
    },
    configurable: true, // 是否可以被改变
    enumerable: false,
    writable: true
  });
})(this);

// Number.isNaN()用来检查一个值是否为NaN。
Number.isNaN(NaN) // true
Number.isNaN(15) // false
Number.isNaN('15') // false
Number.isNaN(true) // false
Number.isNaN(9/NaN) // true
Number.isNaN('true'/0) // true
Number.isNaN('true'/'true') // true

// ES5 通过下面的代码,部署Number.isNaN()。
(function (global) {
  var global_isNaN = global.isNaN;
  Object.defineProperty(Number, 'isNaN', {
    value: function isNaN(value) {
      return typeof value === 'number' && global_isNaN(value);
    },
    configurable: true,
    enumerable: false,
    writable: true
  });
})(this);

// 它们与传统的全局方法isFinite()和isNaN()的区别在于,传统方法先调用Number()将非数值的值转为数值,再进行判断,而这两个新方法只对数值有效,Number.isFinite()对于非数值一律返回false, Number.isNaN()只有对于NaN才返回true,非NaN一律返回false。

isFinite(25) // true
isFinite("25") // true
Number.isFinite(25) // true
Number.isFinite("25") // false

isNaN(NaN) // true
isNaN("NaN") // true
Number.isNaN(NaN) // true
Number.isNaN("NaN") // false
Number.isNaN(1) // false

// 3. Number.parseInt(), Number.parseFloat()
// ES6 将全局方法parseInt()和parseFloat(),移植到Number对象上面,行为完全保持不变。

// ES5的写法
parseInt('12.34') // 12
parseFloat('123.45#') // 123.45

// ES6的写法
Number.parseInt('12.34') // 12
Number.parseFloat('123.45#') // 123.45

//这样做的目的,是逐步减少全局性方法,使得语言逐步模块化。
Number.parseInt === parseInt // true
Number.parseFloat === parseFloat // true

// 4. Number.isInteger()
// Number.isInteger()用来判断一个值是否为整数。需要注意的是,在 JavaScript 内部,整数和浮点数是同样的储存方法,所以3和3.0被视为同一个值。

Number.isInteger(25) // true
Number.isInteger(25.0) // true
Number.isInteger(25.1) // false
Number.isInteger("15") // false
Number.isInteger(true) // false

// ES5 可以通过下面的代码,部署Number.isInteger()。
(function (global) {
  var floor = Math.floor,
    isFinite = global.isFinite;

  Object.defineProperty(Number, 'isInteger', {
    value: function isInteger(value) {
      return typeof value === 'number' &&
        isFinite(value) &&
        floor(value) === value; // 数字类型、非无穷、向下取整后和原值相等 Math.floor(4.000) === 4.000 true
    },
    configurable: true,
    enumerable: false,
    writable: true
  });
})(this);

// 5. Number.EPSILON
// ES6 在Number对象上面,新增一个极小的常量Number.EPSILON。根据规格,它表示1与大于1的最小浮点数之间的差。

// 对于64位浮点数来说,大于1的最小浮点数相当于二进制的1.00..001,小数点后面有连续51个零。这个值减去1之后,就等于2的-52次方。

Number.EPSILON === Math.pow(2, -52)
// true
Number.EPSILON
// 2.220446049250313e-16
Number.EPSILON.toFixed(20)
// "0.00000000000000022204"

// Number.EPSILON实际上是 JavaScript 能够表示的最小精度。误差如果小于这个值,就可以认为已经没有意义了,即不存在误差了。

// 引入一个这么小的量的目的,在于为浮点数计算,设置一个误差范围。我们知道浮点数计算是不精确的。

0.1 + 0.2
// 0.30000000000000004

0.1 + 0.2 - 0.3
// 5.551115123125783e-17

5.551115123125783e-17.toFixed(20)
// '0.00000000000000005551'
// 上面代码解释了,为什么比较0.1 + 0.2与0.3得到的结果是false。

0.1 + 0.2 === 0.3 // false
// Number.EPSILON可以用来设置“能够接受的误差范围”。比如,误差范围设为2的-50次方(即Number.EPSILON * Math.pow(2, 2)),即如果两个浮点数的差小于这个值,我们就认为这两个浮点数相等。

5.551115123125783e-17 < Number.EPSILON * Math.pow(2, 2)
// true
// 因此,Number.EPSILON的实质是一个可以接受的最小误差范围。

function withinErrorMargin (left, right) {
  return Math.abs(left - right) < Number.EPSILON * Math.pow(2, 2);
}

0.1 + 0.2 === 0.3 // false
withinErrorMargin(0.1 + 0.2, 0.3) // true

1.1 + 1.3 === 2.4 // false
withinErrorMargin(1.1 + 1.3, 2.4) // true
// 上面的代码为浮点数运算,部署了一个误差检查函数。

// 6. 安全整数和 Number.isSafeInteger()
// JavaScript 能够准确表示的整数范围在-2^53到2^53之间(不含两个端点),超过这个范围,无法精确表示这个值。

Math.pow(2, 53) // 9007199254740992

9007199254740992  // 9007199254740992
9007199254740993  // 9007199254740992

Math.pow(2, 53) === Math.pow(2, 53) + 1
// true
// 上面代码中,超出2的53次方之后,一个数就不精确了。

// ES6引入了Number.MAX_SAFE_INTEGER和Number.MIN_SAFE_INTEGER这两个常量,用来表示这个范围的上下限。

Number.MAX_SAFE_INTEGER === Math.pow(2, 53) - 1
// true
Number.MAX_SAFE_INTEGER === 9007199254740991
// true

Number.MIN_SAFE_INTEGER === -Number.MAX_SAFE_INTEGER
// true
Number.MIN_SAFE_INTEGER === -9007199254740991
// true
// 上面代码中,可以看到JavaScript能够精确表示的极限。

// Number.isSafeInteger()则是用来判断一个整数是否落在这个范围之内。

Number.isSafeInteger('a') // false
Number.isSafeInteger(null) // false
Number.isSafeInteger(NaN) // false
Number.isSafeInteger(Infinity) // false
Number.isSafeInteger(-Infinity) // false

Number.isSafeInteger(3) // true
Number.isSafeInteger(1.2) // false
Number.isSafeInteger(9007199254740990) // true
Number.isSafeInteger(9007199254740992) // false

Number.isSafeInteger(Number.MIN_SAFE_INTEGER - 1) // false
Number.isSafeInteger(Number.MIN_SAFE_INTEGER) // true
Number.isSafeInteger(Number.MAX_SAFE_INTEGER) // true
Number.isSafeInteger(Number.MAX_SAFE_INTEGER + 1) // false
// 这个函数的实现很简单,就是跟安全整数的两个边界值比较一下。

Number.isSafeInteger = function (n) {
  return (typeof n === 'number' &&
    Math.round(n) === n &&
    Number.MIN_SAFE_INTEGER <= n &&
    n <= Number.MAX_SAFE_INTEGER);
}
// 实际使用这个函数时,需要注意。验证运算结果是否落在安全整数的范围内,不要只验证运算结果,而要同时验证参与运算的每个值。

Number.isSafeInteger(9007199254740993)
// false
Number.isSafeInteger(990)
// true
Number.isSafeInteger(9007199254740993 - 990)
// true
9007199254740993 - 990
// 返回结果 9007199254740002
// 正确答案应该是 9007199254740003
// 上面代码中,9007199254740993不是一个安全整数,但是Number.isSafeInteger会返回结果,显示计算结果是安全的。这是因为,这个数超出了精度范围,导致在计算机内部,以9007199254740992的形式储存。

9007199254740993 === 9007199254740992
// true
// 所以,如果只验证运算结果是否为安全整数,很可能得到错误结果。下面的函数可以同时验证两个运算数和运算结果。

function trusty (left, right, result) {
  if (
    Number.isSafeInteger(left) &&
    Number.isSafeInteger(right) &&
    Number.isSafeInteger(result)
  ) {
    return result;
  }
  throw new RangeError('Operation cannot be trusted!');
}

trusty(9007199254740993, 990, 9007199254740993 - 990)
// RangeError: Operation cannot be trusted!

trusty(1, 2, 3)
// 3
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
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251

# Math对象的扩展

ES6在Math对象上新增了17个与数学相关的方法。所有这些方法都是静态方法,只能在Math对象上调用。

# Math.trunc()

Math.trunc方法用于去除一个数的小数部分,返回整数部分。(注意和向上、向下取整的区别)

Math.trunc(4.1) // 4
Math.trunc(4.9) // 4
Math.trunc(-4.1) // -4
Math.trunc(-4.9) // -4
Math.trunc(-0.1234) // -0
1
2
3
4
5

对于非数值,Math.trunc内部使用Number方法将其先转为数值。

Math.trunc('123.456') // 123
Math.trunc(true) //1
Math.trunc(false) // 0
Math.trunc(null) // 0
1
2
3
4

对于空值和无法截取整数的值,返回NaN。

Math.trunc(NaN);      // NaN
Math.trunc('foo');    // NaN
Math.trunc();         // NaN
Math.trunc(undefined) // NaN
1
2
3
4

对于没有部署这个方法的环境,可以用下面的代码模拟。

Math.trunc = Math.trunc || function(x) {
  return x < 0 ? Math.ceil(x) : Math.floor(x);
};
1
2
3
# Math.sign()

Math.sign方法用来判断一个数到底是正数、负数、还是零。对于非数值,会先将其转换为数值。

它会返回五种值。

  • 参数为正数,返回+1;
  • 参数为负数,返回-1;
  • 参数为0,返回0;
  • 参数为-0,返回-0;
  • 其他值,返回NaN。
Math.sign(-5) // -1
Math.sign(5) // +1
Math.sign(0) // +0
Math.sign(-0) // -0
Math.sign(NaN) // NaN
1
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4
5

如果参数是非数值,会自动转为数值。对于那些无法转为数值的值,会返回NaN。

Math.sign('')  // 0
Math.sign(true)  // +1
Math.sign(false)  // 0
Math.sign(null)  // 0
Math.sign('9')  // +1
Math.sign('foo')  // NaN
Math.sign()  // NaN
Math.sign(undefined)  // NaN
1
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5
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8

对于没有部署这个方法的环境,可以用下面的代码模拟。

Math.sign = Math.sign || function(x) {
  x = +x; // convert to a number
  if (x === 0 || isNaN(x)) {
    return x;
  }
  return x > 0 ? 1 : -1;
};
1
2
3
4
5
6
7
# Math.cbrt()

Math.cbrt方法用于计算一个数的立方根。

Math.cbrt(-1) // -1
Math.cbrt(0)  // 0
Math.cbrt(1)  // 1
Math.cbrt(2)  // 1.2599210498948734
1
2
3
4

对于非数值,Math.cbrt方法内部也是先使用Number方法将其转为数值。

Math.cbrt('8') // 2
Math.cbrt('hello') // NaN
1
2

对于没有部署这个方法的环境,可以用下面的代码模拟。

Math.cbrt = Math.cbrt || function(x) {
  var y = Math.pow(Math.abs(x), 1/3);
  return x < 0 ? -y : y;
};
1
2
3
4
# Math.clz32()

JavaScript的整数使用32位二进制形式表示,Math.clz32方法返回一个数的32位无符号整数形式有多少个前导0。

Math.clz32(0) // 32
Math.clz32(1) // 31
Math.clz32(1000) // 22
Math.clz32(0b01000000000000000000000000000000) // 1
Math.clz32(0b00100000000000000000000000000000) // 2
1
2
3
4
5

上面代码中,0的二进制形式全为0,所以有32个前导0;1的二进制形式是0b1,只占1位,所以32位之中有31个前导0;1000的二进制形式是0b1111101000,一共有10位,所以32位之中有22个前导0。

clz32这个函数名就来自”count leading zero bits in 32-bit binary representations of a number“(计算32位整数的前导0)的缩写。

左移运算符(<<)与Math.clz32方法直接相关。

Math.clz32(0) // 32
Math.clz32(1) // 31
Math.clz32(1 << 1) // 30
Math.clz32(1 << 2) // 29
Math.clz32(1 << 29) // 2
1
2
3
4
5

对于小数,Math.clz32方法只考虑整数部分。

Math.clz32(3.2) // 30
Math.clz32(3.9) // 30
1
2

对于空值或其他类型的值,Math.clz32方法会将它们先转为数值,然后再计算。

Math.clz32() // 32
Math.clz32(NaN) // 32
Math.clz32(Infinity) // 32
Math.clz32(null) // 32
Math.clz32('foo') // 32
Math.clz32([]) // 32
Math.clz32({}) // 32
Math.clz32(true) // 31
1
2
3
4
5
6
7
8
# Math.imul()

Math.imul方法返回两个数以32位带符号整数形式相乘的结果,返回的也是一个32位的带符号整数。

Math.imul(2, 4)   // 8
Math.imul(-1, 8)  // -8
Math.imul(-2, -2) // 4
1
2
3

如果只考虑最后32位,大多数情况下,Math.imul(a, b)与a * b的结果是相同的,即该方法等同于(a * b)|0的效果(超过32位的部分溢出)。之所以需要部署这个方法,是因为JavaScript有精度限制,超过2的53次方的值无法精确表示。这就是说,对于那些很大的数的乘法,低位数值往往都是不精确的,Math.imul方法可以返回正确的低位数值。

(0x7fffffff * 0x7fffffff)|0 // 0
1

上面这个乘法算式,返回结果为0。但是由于这两个二进制数的最低位都是1,所以这个结果肯定是不正确的,因为根据二进制乘法,计算结果的二进制最低位应该也是1。这个错误就是因为它们的乘积超过了2的53次方,JavaScript无法保存额外的精度,就把低位的值都变成了0。Math.imul方法可以返回正确的值1。

Math.imul(0x7fffffff, 0x7fffffff) // 1
1
# Math.fround()

Math.fround方法返回一个数的单精度浮点数形式。

Math.fround(0)     // 0
Math.fround(1)     // 1
Math.fround(1.337) // 1.3370000123977661
Math.fround(1.5)   // 1.5
Math.fround(NaN)   // NaN
1
2
3
4
5

对于整数来说,Math.fround方法返回结果不会有任何不同,区别主要是那些无法用64个二进制位精确表示的小数。这时,Math.fround方法会返回最接近这个小数的单精度浮点数。

对于没有部署这个方法的环境,可以用下面的代码模拟。

Math.fround = Math.fround || function(x) {
  return new Float32Array([x])[0];
};
1
2
3
# Math.hypot()

Math.hypot方法返回所有参数的平方和的平方根。

Math.hypot(3, 4);        // 5
Math.hypot(3, 4, 5);     // 7.0710678118654755
Math.hypot();            // 0
Math.hypot(NaN);         // NaN
Math.hypot(3, 4, 'foo'); // NaN
Math.hypot(3, 4, '5');   // 7.0710678118654755
Math.hypot(-3);          // 3
1
2
3
4
5
6
7

上面代码中,3的平方加上4的平方,等于5的平方。

如果参数不是数值,Math.hypot方法会将其转为数值。只要有一个参数无法转为数值,就会返回NaN。

# 对数方法

数学不好的我跳过