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JavaScript位运算

  javascript作为一门高级语言,他尽量让开发人员减少思考底层的硬件工作原理,而将精力集中在逻辑开发的层面。不过,不论这门语言多么高级,我们必须知道数据依然以bits的形式存储,有时候我们会直接与这些bits打交道,这就是我们今天的主题——javascript位运算(JavaScript Bit Manipulation)。

   在讨论之前我们设定一个问题:下面的代码执行的结果是什么?

var a = "10"| 0 ;
console.log("Bitwise Or a is : " +a);
var b = "s1132"|0;
console.log("Bitwise Or b is : " +b);
var c = [1,3,2]&1 ;
console.log("Bitwise And c is : " +c);
var d = [1]|0;
console.log("Bitwise Or d is : " +d);
var e = ~function(){}();
console.log("Bitwise Not e is : " +e);
var f = ({})|0;
console.log("Bitwise Or f is : " +f);
var g = ([1])|0;
console.log("Bitwise Or g is : " +g);
var h = "1ss"^0;
console.log("Bitwise Exclusive Or h is : " +h);

   同时,希望大家查阅一下四个基本的位运算的原理:and(按位与)、 or(按位或)、 not(按位反) Exclusive Or(亦或) 。

  今天我们不分析计算机里面的二进制原理,也不分析4个基本位运算的具体原理。我们分析的重点是在javascript这门语言中,高级的部分与位运算是如何结合的,在javascript中位运算能为我们带来什么。

  

  一、javascript中的位运算

  javascript中的位运算非常复杂,由于javascript试图创建完全无类型(弱类型)的数据,因此数字以64位浮点值存储,即双精度的浮点数。

  正如大家所料,javascript中没有你想使用的Integer(整型)类型。当我们需要用到integer类型时,javascript会内部执行 Toint32方法(浏览器内部函数,外部不可调用)将值直接转化为32位的integer以供调用,并将原值瞬间转换回双精度浮点型。

  javascript与其他语言的不同之一就是它奇怪的位运算。

  何时会用到integer,Toint32方法到底是怎么回事,稍后介绍···

  

  二、javascript位运算符

  javascript有一系列位运算符,这里不一一列举。我们简单看看下面4个逻辑运算符

And

&

Or

|

Exclusive Or

^

Not

~

  和其他语言一样,"非"运算符的优先级最高。

  类似的运算符 &&,||,!他们只运用在boolean运算中,而不是位运算。

  位运算基于数值数据也就是我们刚才提到的"integer"(被从64-bits floating point 经过 Toint32方法转化而来的32-bits integer),位运算结束后再被转化成双精度浮点型。

  三、Toint32方法

  Toint32我们不能调用,也不好猜测内部的实现逻辑,我们将它的规律总结如下:

  1、忽略所有的小数部分

  2、如果超出了32位整型能存储的范围,结果是1的二进制补码(即-1)

  3、如果是一个小于1的小数,结果是0

  4、如果是Infinity(无论正无穷还是负无穷)或者NAN,结果是0

  5、如果是true返回1、false返回0

  实际上javascript的位运算符并不是最快的,因为他们被限制为32位,而且需要从双精度浮点型转换而来并且再转化回去,尽管如此他们比传统的操作符要快,因为他们更接近于底层。

   下面是和0进行 Or操作的结果,这充分验证了Toint32函数和位运算的内部原理。  

ToInt32 (col|0) : Numeric Values.
  -1.6 -0 +0 1 1.6 8 16 16.8 123e-2 -Infinity +Infinity NaN
col|0 -1 0 0 1 1 8 16 16 1 0 0 0

 

ToInt32 (col|0) : String Values.
  "" "-1.6" "0" "1" "1.6" "8" "16.8"

"123

e-2"

"010"
(Octal)
"0x10"
(Hex)
"0xFF"
(Hex)
"-010" "-0x10" "xx"
col|0 0 -1 0 1 1 8 16 1 10 16 255 -10 0 0

 

ToInt32 (col|0) : Other Values.
  undefined null true false new Object() function(){
return;
}
col|0 0 0 1 0 0 0

  四、位运算的用途

  通过上面的讨论,开篇留给读者思考的问题显得很简单,如有问题,请浏览讨论。下面我们看看位运算的常见用途。

  1、替代一些简单的算数运算

   例:24<<2==24*4

    32>>3==32/8

  2、随机整数

var ran=Math.random();
alert("a:"+((ran*5)|0));//rang=0-4
alert("a:"+((ran*5)|1));//rang=1-5

   3、奇偶判断

for(var i=0;i<10;i++){
     if(i&1){
         alert("num is odd!");
     }
}

  4、浮点数取整

if(num>=0){
    num|0==Math.floor(num);
}else{
    num|0==Math.ceil(num);
}

   位运算的用途建议大家参考 曾少的个人博客http://www.hehe0.com/javascript-wei-yun-suan-xiao-ji/

 

  总结:javascript位运算在我们的日常开发中很少用到,但是深入了解位运算可以帮我们编写高性能的代码。由于水平有限,如文中内容有误欢迎指正。

 

  参考资料:http://www.i-programmer.info/programming/javascript/2550-javascript-bit-manipulation.html

       http://jibbering.com/faq/notes/type-conversion/

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