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ECMAScript 6 数值的扩展
作者:--    发布时间:2019-11-20

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0b0o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()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()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,非数值一律返回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.parseint(), number.parsefloat()

es6将全局方法parseint()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-2^532^53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_integernumber.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)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ex - 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)

指数运算符

es7新增了一个指数运算符(**),目前babel转码器已经支持。

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 = 2;
a **= 2;
// 等同于 a = a * a;

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