JS魔法堂：再识Bitwise Operation & Bitwise Shift

2022-04-22 00:50:13

Brief　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

linkFly的《JavaScript-如果...没有方法》中提及如何手写Math.round方法，各种奇技淫招看着十分过瘾，最让我惊叹的是 ~~(x + 0.5 + (x >> )) ，完全通过加法和位运算搞定整数的四舍五入。在好奇心的驱使下重温了一下位运算，并对上述公式加以封装得到适合小数的四舍五入方法

function round(v/*alue*/, p/*recision*/){

  p = Math.pow(, p>>> ?  : p|)

  v *= p

  return (v + 0.5 + (v>>)|) / p

}

在开波前我们先要了解一个现实，那就是虽然JS仅有Number这个数值类型，并且Number底层采用IEEE 754 64bit Double precision floating-point编码，但JS中实际上还是存在Signed Int32、Unsigned Int32和Unsigned Int16的数值编码方式，只是它们仅存在于运算过程中而已，而按位运算则是其中之一。

Bitwise Operation　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

NOT Operation

取反操作，符号为~， ~=、~= 。

JS的底层实现：~ToInt32(GetValue(expr))

由于Signed Int32采用补码方式编码，因此会存在对n取反后结果等于-n-1，即~n=-n-1。

Bitwise OR

　　或操作，符号为|， |=、|=、|= 。

　　JS的底层实现：ToInt32(GetValue(oprand1)) | ToInt32(GetValue(oprand1))

Bitwise AND

　　与操作，符号为&， &=、&=、&= 。

JS的底层实现：ToInt32(GetValue(oprand1)) & ToInt32(GetValue(oprand1))

Exclusive OR

异或操作，符号为^， ^=、^=、^= 。

　　JS的底层实现：ToInt32(GetValue(oprand1)) ^ ToInt32(GetValue(oprand1))

Bitwise Shift　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

Arithmetic Shift

　　Signed Right Shift Operator

　　　　有符号右移操作符，符号为>>。

　　　JS的底层实现：ToInt32(GetValue(oprand1)) >> (ToUint32(GetValue(oprand2)) & 0x1F)。

示例：0111>>3，得到0000；1001>>3，得到1111

注意：由于Int32采用补码形式存储，因此正数>>31 得到0，而负数>>31 得到 -1。

　　Signed Left Shift Operator

　　　　有符号左移操作符，符号为<<。

　　　　JS的底层实现：ToInt32(GetValue(oprand1)) << (ToUint32(GetValue(oprand2)) & 0x1F)。

　　　　示例：0111<<3，得到0000；1001<<3，得到1100

Logical Shift

　　Unsigned Right Shift Operator

　　　　无符号右移操作符，符号为>>>。

　　　JS的底层实现：ToInt32(GetValue(oprand1)) >>> (ToUint32(GetValue(oprand2)) & 0x1F)。

示例：0111>>>3，得到0000；1001>>>3，得到0001

注意：由于Int32采用补码形式存储，因此正数>>>31 得到0，而负数>>>31 得到 1。

Abstract Operations　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　[[DefaultValue]](hint)

　　　　用于获取对象的PrimitiveValue。具体规则如下：

　　　　　　hint为string或hint为空，且对象类型为Date object时：

　　　　　　　　1. 调用toString方法，若返回值为primitive value则直接返回；

　　　　　　　　2. 调用valueOf方法，若返回值为primitive value则直接返回；

　　　　　　　　3. 抛出TypeError实例。

　　　　　　hint为number或hint为空，且对象类型不为Date object时：

　　　　　　　　1. 调用valueOf方法，若返回值为primitive value则直接返回；

　　　　　　　　2. 调用toString方法，若返回值为primitive value则直接返回；

　　　　　　　　3. 抛出TypeError实例。

　　ToPrimitive(input[, preferredType])

　　　　用于获取入参input的PrimitiveValue。具体规则如下：

　　　　　　1. 若入参input的类型为Undefined,Null,Boolean,Number,String都直接获取其[[PrimitiveValue]]；

2. 其他情况则调用input的[[DefaultValue]](preferredType)方法

　　ToNumber

　　　　用于将其他数据类型转换为Number type。具体规则如下：

　　　　　　1. Undefined -> NaN

　　　　　　2. Null -> +0

　　　　　　3. Boolean，true -> 1

　　　　　　　　　　　　 false -> 0

　　　　　　4. Object，ToNumber(ToPrimitive(arg, hint-number))

　　　　　　5. String，对于无法解析为StringNumericLiteral的字符串则返回NaN

　　　　　　　　　　　 StringNumericLiteral与NumericLiteral的区别：

　　　　　　　　　　　　a. 前后可以有多个空格符号或LineTerminator；

　　　　　　　　　　　　　　示例： Number("\r\n　123\r\r\n ") 结果为

　　　　　　　　　　　　b. 前面可以有N个0，依然以十进制来解析字符串;

　　　　　　　　　　　　　　示例： Number("") 结果为，而var num = 0123则是以八进制表示83

　　　　　　　　　　　　c. 若指定符号，则符号后面要紧跟数值。否则会返回NaN;

　　　　　　　　　　　　　　示例：

Number("-    123");                    //结果为 NaN

Number("-123");                        // 结果为-123

var nl = -       ;console.log(nl);  //结果为-123

var nl = - +      ;console.log(nl); //结果为-123

　　　　　　　　　　　　d. 若StringNumericLiteral仅含LineTeminator和WhiteSpace，则返回0。

　　　　　　　　　　　　LineTerminator包含 <LF>（换行符，\n，U+000A）

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　<CR>（回车符，\r，U+000D）

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　<LS>（Unicode中的行分隔符，U+2028）

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　<PS>（Unicode中的段落分隔符，U+2029）

　　　　　　　　　　　　WhiteSpace包含 ASCII的空白字符

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　<TAB>（缩进TAB符，\t，U+0009）

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 <VT>（垂直缩进TAB符，\v，U+000B）

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 <FF>（分页符，\f，U+000C）

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 <SP>（普通空格符，U+0020）

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 <NBSP>（非断行空格符，U+00A0）

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 <BOM>（bit order mark，Unicode中的零宽非断行空格，U+FEFF）

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　作用：作为UTF格式编码的文件的首个字符，用于程序在解析该文件时猜测采用的是采用哪种UTF编码方式。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 <USP>（Unicode中的所有空白字符）具体看http://www.cnblogs.com/winter-cn/archive/2012/04/17/2454229.html

　　ToInteger([value])

　　　　具体规则如下:

function ToInteger(value){

  var num = ToNumber(value)

  if (Number.isNaN(num)) return

  if (num ===  || !Number.isFinite(num)) return num

  return sign(num)*floor(abs(num))

}

　　ToInt32([value])

　　　　具体规则如下：

function ToInteger(value){

  var num = ToNumber(value)

  if (Number.isNaN(num)) return

  if (num ===  || !Number.isFinite(num)) return num

  var mod = <<

  num = sign(num)*floor(abs(num))

  num = num - mod * floor(num/mod)

  if (num > <<){

    num = ~(num & ->>>>>) +

  }

  return num

}

　　ToUint32([value])

　　　　具体规则如下：

function ToInteger(value){

  var num = ToNumber(value)

  if (Number.isNaN(num)) return

  if (num ===  || !Number.isFinite(num)) return num

  var mod = <<

  num = sign(num)*floor(abs(num))

  num = num - mod * floor(num/mod)

  return num

}

　　ToUint16([value])

　　　　具体规则如下：

function ToInteger(value){

  var num = ToNumber(value)

  if (Number.isNaN(num)) return

  if (num ===  || !Number.isFinite(num)) return num

  var mod = <<

  num = sign(num)*floor(abs(num))

  num = num - mod * floor(num/mod)

  return num

}

Usage　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

说了这么多还是不如直接看疗效吧

//奇偶判断

function isEven(val){

  return !(val&)

}

function isOdd(val){

  return !!(val&)

}

// 字符串是否含某字符判断

function contains(str, c){

  return !!~str.indexOf(c)

}

// 正负号判断

function isPos(val){

  return !(val>>)

}

function isNeg(val){

  return !!val>>>

}

// 掩码

function getGroup(ip, mask){

  return (ip&mask).toString()

}

// 大小写转换

function toLowerCase(ll){

  return String.fromCharCode(ll.charCodeAt()|<<)

}

function toUpperCase(ul){

  return String.fromCharCode(ul.charCodeAt()&((->>>25)^(<<5)))

}

Take Action　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

回到最初四舍五入法方法，其中利用位运算的就两个部分， p>>> ? : p| 和 v + 0.5 + (v>>)| 。

p>>>31用于判断p的正负号，若p为正数则返回0，若p为负数则返回1；而p|0则用于截取p的整数部分。

0.5 + v>>31实质是用于令0.5与v具有相同符号而已，v>>31若v为整数则返回0，若v为负数则返回-1。

Conclusion　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

也许在日常工作中确实很少使用按位运算，大概有三个原因吧：

1. 确实没这个需求；

2. 有这个需求但不会用；

3. 有这个需求而且会用，但其他同事不懂导致可维护性“低”。

但不管用到与否，理解个中原理还是很爽的！

尊重原创，转载请注明来自：http://www.cnblogs.com/fsjohnhuang/p/5142200.html^_^肥子John

Thanks　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

http://www.cnblogs.com/winter-cn/archive/2012/04/17/2454229.html

http://es5.github.io

http://www.cnblogs.com/silin6/p/4367019.html

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