双重按位非运算符 ~~ 对数字取整

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摘要

按位非运算符(~)将操作数的位反转。它将操作数转化为 32 位的有符号整型。也就是可以对数字进行取整操作(保留整数部分,舍弃小数部分)。


介绍

按位非运算符(~)将操作数的位反转。它将操作数转化为 32 位的有符号整型。也就是可以对数字进行取整操作(保留整数部分,舍弃小数部分)。

~-2 // 1 ~-2.222 // 1 

并且按位非运算时,任何数字 x(已被转化为 32 位有符号整型) 的运算结果都是 -(x + 1)

那么双重按位非(~~)对数字的运算结果就是 -(-(x + 1) + 1),结果就是 x

所以利用 ~~ 操作数字时就可对其进行取整操作(右移操作符 x >> 0 和按位或操作符 x | 0 也有相同作用)。

如果操作的不是 Number 类型的,操作的对象会先转化 Number 类型,下面一起来看看。

操作原始数据类型时

~~(-2.999);  // => -2 ~~null; // => 0 ~~undefined; // => 0 ~~0;         // => 0 ~~(1/0);     // => 0 ~~false;     // => 0 ~~true;      // => 1 ~~'1234'     // => 1234 ~~'1234asdf' // => 0 ~~NaN        // => 0 

~~ 对于不能转化为数字的数据(NaN) ,操作的结果为 0

右移操作符 >> 和按位或操作符 | 也是如此。

(-2.999) >> 0   // => -2 null >> 0       // => 0 undefined >> 0  // => 0 0 >> 0          // => 0 (1/0) >> 0      // => 0 false >> 0      // => 0 true >> 0       // => 1 '1234' >> 0     // => 1234 '1234asdf' >> 0 // => 0 NaN >> 0        // => 0  (-2.999) | 0   // => -2 null | 0       // => 0 undefined | 0  // => 0 0 | 0          // => 0 (1/0) | 0      // => 0 false | 0      // => 0 true | 0       // => 1 '1234' | 0     // => 1234 '1234asdf' | 0 // => 0 NaN | 0        // => 0 

操作对象数据类型时

~~ 作用于对象类型时,对象类型会先隐式转化为数字,转化的结果取决于对象的 valueOf 方法和 toString 方法返回的结果。如果对象类型转化后最终的结果是 NaN,那么 ~~ 操作 NaN 则会直接返回 0

详细的转换过程:

  1. 调用对象的valueOf方法
    如果该方法返回一个原始值,JavaScript会尝试将这个原始值转换为一个数字。如果valueOf方法返回的还是一个对象,JavaScript会继续调用对象的toString方法。

  2. 调用对象的toString方法
    这个方法返回一个字符串,然后JavaScript会尝试将这个字符串转换为一个数字。

  3. 转换字符串为数字
    一旦从valueOftoString方法中获得了一个原始值(通常是字符串),JavaScript会按照字符串到数字的转换规则来处理这个值。

如果valueOftoString返回的值是NaN,那么结果就是NaN。如果字符串不能被解析为一个有效的数字,结果也是NaN~~ 操作 NaN 返回 0

所以也就有下面的结果:

~~{};    // => 0 ~~{a:1}  // => 0 ~~[];    // => 0 ~~[1];   // => 1 ~~[1,2]; // => 0  

对于数组而言,将数组转化为数字,会调用数组的 toString()

数组的 toString 方法实际上在内部调用了 join() 方法来拼接数组并返回一个包含所有数组元素的字符串,元素之间用逗号分隔。如果 join 方法不可用或者不是函数,则会使用 Object.prototype.toString 来代替,并返回 [object Array]

上面的 [1,2] 经过 toString() 后是 '1,2' , 转为数字则是 NaN。所以 ~~[1,2] 结果为 0。

下面是对象有自定义的 valueOf() 或者 toString() 情况

var a = {     valueOf:function(){return '11'},  // 字符串'11' 可被转化为 数字 11     toString:function(){return 12} } ~~a // => 11  var b = {     valueOf:function(){return 'asdf'}, // 字符串'asdf' 转化为 NaN     toString:function(){return 12} } ~~b // => 0  var c = {     toString:function(){return 12} // 没有 valueOf() ,则调用 toString() } ~~c // => 12  var d = {     toString:function(){return 'asdf'} // 字符串'asdf' 转化为 NaN } ~~d // => 0 

可进行运算的数字的有效范围

由于 按位运算总是将操作数转换为 32 位整数。 超过 32 位的数字将丢弃其最高有效位。如下例子中(来自MDN),超过 32 位的整数将转换为 32 位整数:

Before: 11100110111110100000000000000110000000000001 After:              10100000000000000110000000000001 

再比如 ~~ 操作日期类型数据,DatevalueOf 方法返回以数值格式表示的一个 Date 对象的原始值,从 1970 年 1 月 1 日 0 时 0 分 0 秒到该日期对象所代表时间的毫秒数。

返回的毫秒数是超过 32 位的整数,不在 ~~ 操作的有效范围内,结果就不会是期望的那样。

var date = new Date() Number(date) // 1706671595364 ~~date // 1569578852  结果失真 

所以只有对 32位浮点数(经测试,有效范围为:[-2^31,2^31-1],即[-2147483648,2147483647]) 进行按位运算时才会得到期望的结果。

~~2147483647.1 // => 2147483647  正确 ~~2147483648.1 // => -2147483648  不正确  ~~-2147483648.1 // => -2147483648  正确 ~~-2147483649.1 // => 2147483647 不正确 

需要注意的是,如果整数部分和小数部分数字之和超过了 16 位(不包括小数点),那么双重按位非操作符的结果也会不正确:( Number编码的精度 的算术会受到舍入的影响。)

双重按位非运算符 ~~ 对数字取整

双重按位非运算符 ~~ 对数字取整

使用场景

对一些函数入参校验及处理方面有用,比如传入的可能是任意数字,需要排除掉极端情况(NaNInfinity),然后取整;

function fn(){     var param = arguments[1]     if(param === 'number' && !isNaN(foo) && foo !== Infinity){         var value = Number(param) || 0;         value = (value < 0)              ? Math.ceil(value)              : Math.floor(value);     } } 

使用 ~~ 后:

function fn(){     var value = ~~arguments[1] } 

拓展

左移(<<)和右移(>>)运算符可以用来进行快速的二进制乘法和除法操作。左移一个数值实际上等于将这个数值乘以2的某个幂,而右移一个数值则等于将这个数值除以2的某个幂(忽略余数)。

但这个使用场景只适用对 2 的乘法除法操作(。。。)

let result = 6 * 2; // 结果是12  let base = 6; // 二进制表示为 110  let shift = 1; // 左移1位  let result = base << shift; // 结果是12,二进制表示为 1100 
let result = 12 / 2; // 结果是6,但可能得到一个浮点数 let roundedResult = Math.floor(12 / 2); // 结果是6,确保得到整数  let base = 12; // 二进制表示为 1100  let shift = 1; // 右移1位  let result = base >> shift; // 结果是6,二进制表示为 110 

总结

本文探讨了使用双重按位非运算符 ~~ 对操作数取整的原理。

  • ~~ 之所以可以用来取整,是因为按位运算操作数转化为 32 位的有符号整型,会舍弃掉小数部分。并且按位非运算(~)时,任何数字 x(已被转化为 32 位有符号整型) 的运算结果都是 -(x + 1) 。那么双重按位非(~~)对数字的运算结果就是 -(-(x + 1) + 1),结果就是 x 。
  • 操作数是数字并且在位运算的有效范围内([-2^31,2^31-1]),~~ 取整才会得到期望的结果。
  • 使用场景方面对一些函数入参校验及处理方面可能有用

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