6.數值的擴展(學習筆記)

所有內容基于阮一峰ECMAScript 6 入門


1.二進制和八進制表示法

ES6提供了二進制和八進制數值的新的寫法,分別用前綴0b(或0B)和0o(或0O)表示。

0b111110111 === 503 // true
0o767 === 503 // true

從 ES5 開始,在嚴格模式之中,八進制就不再允許使用前綴0表示,ES6 進一步明確,要使用前綴0o表示。

// 非嚴格模式
(function(){
  console.log(0o11 === 011);
})() // true

// 嚴格模式
(function(){
  'use strict';
  console.log(0o11 === 011);
})() // Uncaught SyntaxError: Octal literals are not allowed in strict mode.

如果要將0b和0o前綴的字符串數值轉為十進制,要使用Number方法。

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

2.Number.isFinite(),Number.isNaN()

ES6在Number對象上,新提供了Number.isFinite()和Number.isNaN()兩個方法。
Number.isFinite()用來檢查一個數值是否有限(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可以通過下面的代碼,部署Number.isFinite方法。

(function (global) {
  var global_isFinite = global.isFinite;

  Object.defineProperty(Number, 'isFinite', {
    value: function isFinite(value) {
      return typeof value === 'number' && global_isFinite(value);
    },
    configurable: true,
    enumerable: false,
    writable: true
  });
})(this);

Number.isNaN()用來檢查一個值是否為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通過下面的代碼,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);

它們與傳統的全局方法isFinite()和isNaN()的區別在于,傳統方法先調用Number()將非數值的值轉為數值,再進行判斷,而這兩個新方法只對數值有效,Number.isFinite()對于非數值一律返回false, Number.isNaN()只有對于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.Nubmer.parselnt(),Number.parseFloat()

ES6將全局方法parseInt()和parseFloat(),移植到Number對象上面,行為完全保持不變。

// ES5的寫法
parseInt('12.34') // 12
parseFloat('123.45#') // 123.45

// ES6的寫法
Number.parseInt('12.34') // 12
Number.parseFloat('123.45#') // 123.45

這樣做的目的,是逐步減少全局性方法,使得語言逐步模塊化。

Number.parseInt === parseInt // true
Number.parseFloat === parseFloat // true

4.Number.isInteger()

Number.isInteger()用來判斷一個值是否為整數。需要注意的是,在JavaScript內部,整數和浮點數是同樣的儲存方法,所以3和3.0被視為同一個值。

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

ES5可以通過以下代碼,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) &&
        value > -9007199254740992 && value < 9007199254740992 &&
        floor(value) === value;
    },
    configurable: true,
    enumerable: false,
    writable: true
  });
})(this);

5.Number.EPSILON

ES6在Number對象上,新增一個極小的常量Number。EPSILON。

Number.EPSILON
// 2.220446049250313e-16
Number.EPSILON.toFixed(20)
// '0.00000000000000022204'

引入一個這么小的量的目的,在于為浮點數計算,設置一個誤差范圍。我們知道浮點數計算是不精確的。

0.1 + 0.2
// 0.30000000000000004

0.1 + 0.2 - 0.3
// 5.551115123125783e-17

5.551115123125783e-17.toFixed(20)
// '0.00000000000000005551'

但是如果這個誤差能夠小于Number.EPSILON,我們就可以認為得到了正確結果。

5.551115123125783e-17 < Number.EPSILON
// true

因此,Number.EPSILON的實質是一個可以接受的誤差范圍。

function withinErrorMargin (left, right) {
  return Math.abs(left - right) < Number.EPSILON;
}
withinErrorMargin(0.1 + 0.2, 0.3)
// true
withinErrorMargin(0.2 + 0.2, 0.3)
// false

6.安全證書和Number.isSafeInteger()

JavaScript能夠準確表示的整數范圍在 -2^53 到 2^53 之間(不含兩個端點),超過這個范圍,無法精確表示這個值。

Math.pow(2,53)  //9007199254740992
Math.pow(2, 53) === Math.pow(2, 53) + 1
//true

上面代碼中,超出2的53次方之后,一個書就不準確了。
ES6引入了Number.MAX_SAFE_INTEGER和Number.MIN_SAFE_INTEGER這兩個常量,用來表示這個范圍的上下限。

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

上面代碼中,可以看到JavaScript能夠精確表示的極限。

Number.isSafeInteger()則是用來判斷一個整數是否落在這個范圍之內。

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

這個函數的實現很簡單,就是跟安全整數的兩個邊界值比較一下。

Number.isSafeInteger = function (n) {
  return (typeof n === 'number' &&
    Math.round(n) === n &&
    Number.MIN_SAFE_INTEGER <= n &&
    n <= Number.MAX_SAFE_INTEGER);
}

實際使用這個函數時,需要注意。驗證運算結果是否落在安全整數的范圍內,不要只驗證運算結果,而要同時驗證參與運算的每個值。

Number.isSafeInteger(9007199254740993)
// false
Number.isSafeInteger(990)
// true
Number.isSafeInteger(9007199254740993 - 990)
// true
9007199254740993 - 990
// 返回結果 9007199254740002
// 正確答案應該是 9007199254740003

所以,如果只驗證運算結果是否為安全整數,很可能得到錯誤結果。下面的函數可以同時驗證兩個運算數和運算結果。

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

7.Math對象的擴展

ES6在Math對象上新增了17個與數學相關的方法。所有這些方法都是靜態方法,只能在Math對象上調用。


Math.trunc()

Math.trunc 方法用于去除一個數的小數部分返回整數部分。

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

對于非數值,Math.trunc內部使用Number方法將其先轉為數值。

Math.trunc('123.456')
// 123

對于空值和無法截取整數的值,返回NaN。

Math.trunc(NaN);      // NaN
Math.trunc('foo');    // NaN
Math.trunc();         // NaN

對于沒有部署這個方法的環境,可以用下面的代碼模擬。

Math.trunc = Math.trunc || function(x)  {
  return x < 0 ? Math.ceil(x)  :  Math.floor(x);
};

Math.sign

Math.sign用來判斷一個數是正數、負數、還是零。
它會返回五種值。
參數為正數,返回+1;
參數為負數,返回-1;
參數為0,返回0;
參數為-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
Math.sign('foo'); // NaN
Math.sign();      // NaN

對于沒有部署這個方法的環境,可以用下面的代碼模擬。

Math.sign = Math.sign || function(x) {
  x = +x; // convert to a number
  if (x === 0 || isNaN(x)) {
    return x;
  }
  return x > 0 ? 1 : -1;
};

Math.cbrt()

Math.cbrt 方法用于計算一個數的立方根。

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

對于非數值,Math.cbrt方法內部也是先使用Number方法將其轉為數值。

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

對于沒有部署這個方法的環境,可以用下面的代碼模擬。

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

Math.abs(x)返回一個數值的絕對值。
Math.pow(x,y)返回x的y次冪。


Math.clz32()

JavaScript的整數使用32位二進制形式表示,Math.clz32方法返回一個數的32位無符號整數形式有多少個前導0。

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

上面代碼中,0的二進制形式全為0,所以有32個前導0;1的二進制形式是0b1,只占1位,所以32位之中有31個前導0;1000的二進制形式是0b1111101000,一共有10位,所以32位之中有22個前導0。

clz32這個函數名就來自”count leading zero bits in 32-bit binary representations of a number“(計算32位整數的前導0)的縮寫。

左移運算符(<<)與Math.clz32方法直接相關。

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

對于小數,Math.clz32方法只考慮整數部分。

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

對于空值或其他類型的值,Math.clz32方法會將它們先轉為數值,然后再計算。

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

Math.imul

Math.imul方法返回兩個數以32位帶符號整數形式相乘的結果,返回的也是一個32位的帶符號整數。

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

如果只考慮最后32位,大多數情況下,Math.imul(a, b)與a * b的結果是相同的,即該方法等同于(a * b)|0的效果(超過32位的部分溢出)。之所以需要部署這個方法,是因為JavaScript有精度限制,超過2的53次方的值無法精確表示。這就是說,對于那些很大的數的乘法,低位數值往往都是不精確的,Math.imul方法可以返回正確的低位數值。

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

上面這個乘法算式,返回結果為0。但是由于這兩個二進制數的最低位都是1,所以這個結果肯定是不正確的,因為根據二進制乘法,計算結果的二進制最低位應該也是1。這個錯誤就是因為它們的乘積超過了2的53次方,JavaScript無法保存額外的精度,就把低位的值都變成了0。Math.imul方法可以返回正確的值1。

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

Math.fround()

Math.fround方法返回一個數的單精度浮點數形式。

Math.fround(0)     // 0
Math.fround(1)     // 1
Math.fround(1.337) // 1.3370000123977661
Math.fround(1.5)   // 1.5
Math.fround(NaN)   // NaN

對于整數來說,Math.fround方法返回結果不會有任何不同,區別主要是那些無法用64個二進制位精確表示的小數。這時,Math.fround方法會返回最接近這個小數的單精度浮點數。

對于沒有部署這個方法的環境,可以用下面的代碼模擬。

Math.fround = Math.fround || function(x) {
  return new Float32Array([x])[0];
};

Math.hypot

Math.hypot 方法返回所有參數的平方和的平方根

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

上面代碼中,3的平方加上4的平方,等于5的平方。

如果參數不是數值,Math.hypot方法會將其轉為數值。只要有一個參數無法轉為數值,就會返回NaN。


對數方法

ES6新增了4個對數相關方法。
#######(1)Math.expm1()
Math.expm1(x)返回ex - 1,即Math.exp(x) - 1。

Math.expm1(-1) // -0.6321205588285577
Math.expm1(0)  // 0
Math.expm1(1)  // 1.718281828459045

對于沒有部署這個方法的環境,可以用下面的代碼模擬。

Math.expm1 = Math.expm1 || function(x) {
  return Math.exp(x) - 1;
};
(2)Math.log1p()

Math.log1p(x)方法返回1 + x的自然對數,即Math.log(1 + x)。如果x小于-1,返回NaN。

Math.log1p(1)  // 0.6931471805599453
Math.log1p(0)  // 0
Math.log1p(-1) // -Infinity
Math.log1p(-2) // NaN

對于沒有部署這個方法的環境,可以用下面的代碼模擬。

Math.log1p = Math.log1p || function(x) {
  return Math.log(1 + x);
};
(3)Math.log10()

Math.log10(x)返回以10為底的x的對數。如果x小于0,則返回NaN。

Math.log10(2)      // 0.3010299956639812
Math.log10(1)      // 0
Math.log10(0)      // -Infinity
Math.log10(-2)     // NaN
Math.log10(100000) // 5

對于沒有部署這個方法的環境,可以用下面的代碼模擬。

Math.log10 = Math.log10 || function(x) {
  return Math.log(x) / Math.LN10;
};
(4)Math.log2()

Math.log2(x)返回以2為底的x的對數。如果x小于0,則返回NaN。

Math.log2(3)       // 1.584962500721156
Math.log2(2)       // 1
Math.log2(1)       // 0
Math.log2(0)       // -Infinity
Math.log2(-2)      // NaN
Math.log2(1024)    // 10
Math.log2(1 << 29) // 29

對于沒有部署這個方法的環境,可以用下面的代碼模擬。

Math.log2 = Math.log2 || function(x) {
  return Math.log(x) / Math.LN2;
};
三角函數方法

ES6新增了6個三角函數方法。
Math.sinh(x) 返回x的雙曲正弦(hyperbolic sine)
Math.cosh(x) 返回x的雙曲余弦(hyperbolic cosine)
Math.tanh(x) 返回x的雙曲正切(hyperbolic tangent)
Math.asinh(x) 返回x的反雙曲正弦(inverse hyperbolic sine)
Math.acosh(x) 返回x的反雙曲余弦(inverse hyperbolic cosine)
Math.atanh(x) 返回x的反雙曲正切(inverse hyperbolic tangent)


8.Math.signbit()

Math.sign()用來判斷一個值的正負,但是如果參數是-0,它會返回-0。
這導致對于判斷符號位的正負,Math.sign()不是很有用。JavaScript 內部使用64位浮點數(國際標準IEEE 754)表示數值,IEEE 754規定第一位是符號位,0表示正數,1表示負數。所以會有兩種零,+0是符號位為0時的零值,-0是符號位為1時的零值。實際編程中,判斷一個值是+0還是-0非常麻煩,因為它們是相等的。

+0 === -0 // true

目前,有一個提案,引入了Math.signbit()
方法判斷一個數的符號位是否設置了。

Math.signbit(2) //false
Math.signbit(-2) //true
Math.signbit(0) //false
Math.signbit(-0) //true

可以看到,該方法正確返回了-0的符號位是設置了的。
該方法的算法如下。

如果參數是NaN,返回false
如果參數是-0,返回true
如果參數是負值,返回true
其他情況返回false


9.指數運算符

ES2016 新增了一個指數運算符(**)。

2 ** 2 // 4
2 ** 3 // 8

指數運算符可以與等號結合,形成一個新的賦值運算符(**=)。

let a = 1.5;
a **= 2;
// 等同于 a = a * a;

let b = 4;
b **= 3;
// 等同于 b = b * b * b;

注意,在 V8 引擎中,指數運算符與Math.pow的實現不相同,對于特別大的運算結果,兩者會有細微的差異。

Math.pow(99, 99)
// 3.697296376497263e+197

99 ** 99
// 3.697296376497268e+197

上面代碼中,兩個運算結果的最后一位有效數字是有差異的。

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