数值的扩展（7）

by giser · 2018-07-25

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);
})() // 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

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) {
  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

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

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) &&
        value > -9007199254740992 && value < 9007199254740992 &&
        floor(value) === value;
    },
    configurable: true,
    enumerable: false,
    writable: true
  });
})(this);

Number.EPSILON

ES6在Number对象上面，新增一个极小的常量Number.EPSILON。

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

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'

但是如果这个误差能够小于Number.EPSILON，我们就可以认为得到了正确结果。

5.551115123125783e-17 < Number.EPSILON
// true

因此，Number.EPSILON的实质是一个可以接受的误差范围。

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

上面的代码为浮点数运算，部署了一个误差检查函数。

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

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。

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

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

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

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);
};

Math.sign()

Math.sign方法用来判断一个数到底是正数、负数、还是零。

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

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;
};

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

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

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;
};

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

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

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

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

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

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

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

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

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];
};

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

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

ES6新增了4个对数相关方法。

（1） Math.expm1()

Math.expm1(x)返回e^x – 1，即Math.exp(x) - 1。

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

对于没有部署这个方法的环境，可以用下面的代码模拟。

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

（2）Math.log1p()

Math.log1p(x)方法返回1 + x的自然对数，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

对于没有部署这个方法的环境，可以用下面的代码模拟。

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

（3）Math.log10()

Math.log10(x)返回以10为底的x的对数。如果x小于0，则返回NaN。

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

对于没有部署这个方法的环境，可以用下面的代码模拟。

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

（4）Math.log2()

Math.log2(x)返回以2为底的x的对数。如果x小于0，则返回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

对于没有部署这个方法的环境，可以用下面的代码模拟。

Math.log2 = Math.log2 || function(x) {
  return Math.log(x) / Math.LN2;
};

三角函数方法

ES6新增了6个三角函数方法。

Math.sinh(x) 返回x的双曲正弦（hyperbolic sine）
Math.cosh(x) 返回x的双曲余弦（hyperbolic cosine）
Math.tanh(x) 返回x的双曲正切（hyperbolic tangent）
Math.asinh(x) 返回x的反双曲正弦（inverse hyperbolic sine）
Math.acosh(x) 返回x的反双曲余弦（inverse hyperbolic cosine）
Math.atanh(x) 返回x的反双曲正切（inverse hyperbolic tangent）

Math.signbit()

Math.sign()用来判断一个值的正负，但是如果参数是-0，它会返回-0。

Math.sign(-0) // -0

这导致对于判断符号位的正负，Math.sign()不是很有用。JavaScript 内部使用64位浮点数（国际标准IEEE 754）表示数值，IEEE 754规定第一位是符号位，0表示正数，1表示负数。所以会有两种零，+0是符号位为0时的零值，-0是符号位为1时的零值。实际编程中，判断一个值是+0还是-0非常麻烦，因为它们是相等的。

+0 === -0 // true

目前，有一个提案，引入了Math.signbit()方法判断一个数的符号位是否设置了。

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

可以看到，该方法正确返回了-0的符号位是设置了的。

该方法的算法如下。

如果参数是NaN，返回false
如果参数是-0，返回true
如果参数是负值，返回true
其他情况返回false

指数运算符

ES2016 新增了一个指数运算符（**）。

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

指数运算符可以与等号结合，形成一个新的赋值运算符（**=）。

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，指数运算符与Math.pow的实现不相同，对于特别大的运算结果，两者会有细微的差异。

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

99 ** 99
// 3.697296376497268e+197

上面代码中，两个运算结果的最后一位有效数字是有差异的。

数值的扩展（7）

二进制和八进制表示法

Number.isFinite(), Number.isNaN()

Number.parseInt(), Number.parseFloat()

Number.isInteger()

Number.EPSILON

安全整数和Number.isSafeInteger()

Math对象的扩展

Math.trunc()

Math.sign()

Math.cbrt()

Math.clz32()

Math.imul()

Math.fround()

Math.hypot()

对数方法

三角函数方法

Math.signbit()

指数运算符

相关推荐

You may also like...

公众号

微信群

微信小程序

数值的扩展 （7）

二进制和八进制表示法

Number.isFinite(), Number.isNaN()

Number.parseInt(), Number.parseFloat()

Number.isInteger()

Number.EPSILON

安全整数和Number.isSafeInteger()

Math对象的扩展

Math.trunc()

Math.sign()

Math.cbrt()

Math.clz32()

Math.imul()

Math.fround()

Math.hypot()

对数方法

三角函数方法

Math.signbit()

指数运算符

相关推荐

You may also like...

async 函数 （19）

正则的扩展 （6）

Proxy （13）

公众号

微信群

微信小程序

数值的扩展（7）

async 函数（19）

正则的扩展（6）