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摘要：但事實(shí)上，位操作符并不是這么認(rèn)為的。再者，在中使用位操作符的地方畢竟太少，如果你執(zhí)意使用位操作符，未來(lái)維護(hù)這段代碼的人又對(duì)中的位操作符的坑不熟悉，這也會(huì)造成不利的影響。所以，我對(duì)大家的建議是，盡量在中別使用位操作符。
本文最早在我的個(gè)人博客《咀嚼之味》發(fā)布：http://jerryzou.com
如果你的第一門(mén)編程語(yǔ)言不是 JavaScript，而是 C++ 或 Java，那么一開(kāi)始你大概會(huì)看不慣 JavaScript 的數(shù)字類(lèi)型。在 JavaScript 中的數(shù)字類(lèi)型是不區(qū)分什么 Int，F(xiàn)loat，Double，Decimal 的?？瓤龋艺f(shuō)的當(dāng)然是在 ES6 之前的 JS，在 ES6 的新標(biāo)準(zhǔn)中提出了像 Int8Array 這樣新的數(shù)據(jù)類(lèi)型。不過(guò)這不是本文敘述的重點(diǎn)，暫且就不談啦。本文將更著重地談 JS 的數(shù)字類(lèi)型以及作用于它的位操作符，而關(guān)于包裝對(duì)象 Number 的更多了解可以看拔赤翻譯的《JavaScript設(shè)計(jì)模式》
數(shù)字類(lèi)型的本質(zhì)實(shí)際上，JavaScript的數(shù)字類(lèi)型的本質(zhì)就是一個(gè)基于 IEEE 754 標(biāo)準(zhǔn)的雙精度 64 位的浮點(diǎn)數(shù)。按照標(biāo)準(zhǔn)，它的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如圖示這樣：由1位符號(hào)位，11位指數(shù)部分以及52位尾數(shù)部分構(gòu)成。
在浮點(diǎn)數(shù)中，數(shù)字通常被表示為：
(-1)sign × mantissa × 2exponent
而為了將尾數(shù)規(guī)格化，并做到盡量提高精確度，就需要把尾數(shù)精確在 [1,2) 的區(qū)間內(nèi)，這樣便可省去前導(dǎo)的1。比如：
11.101 × 23 = 1.1101 × 24
0.1001 × 25 = 1.001 × 24
并且標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定指數(shù)部分使用 0x3ff 作為偏移量，也就有了雙精度浮點(diǎn)數(shù)的一般公式：
(-1)sign × 1.mantissa × 2exponent - 0x3ff
舉一些例子，應(yīng)該能幫助你理解這個(gè)公式：
3ff0 0000 0000 0000 = 1 c000 0000 0000 0000 = -2 3fd5 5555 5555 5555 ~ 1/3 0000 0000 0000 0000 = 0 8000 0000 0000 0000 = -0 7ff0 0000 0000 0000 = 無(wú)窮大 ( 1/0 ) fff0 0000 0000 0000 = 負(fù)無(wú)窮大 ( 1/-0 ) 7fef ffff ffff ffff ~ 1.7976931348623157 x 10^308 (= Number.MAX_VALUE) 433f ffff ffff ffff = 2^53 - 1 (= Number.MAX_SAFE_INTEGER) c33f ffff ffff ffff = -2^53 + 1 (= Number.MIN_SAFE_INTEGER)
得益于尾數(shù)省略的一位“1”，使用雙精度浮點(diǎn)數(shù)來(lái)表示的最大安全整數(shù)為 -253+1 到 253-1 之間，所以如果你僅僅使用 JavaScript 中的數(shù)字類(lèi)型進(jìn)行一些整數(shù)運(yùn)算，那么你也可以近似地將這一數(shù)字類(lèi)型理解為 53 位整型。
讓人又愛(ài)又恨的位操作符熟悉 C 或者 C++ 的同學(xué)一定對(duì)位操作符不陌生。位操作符最主要的應(yīng)用大概就是作為標(biāo)志位與掩碼。這是一種節(jié)省存儲(chǔ)空間的高明手段，在曾經(jīng)內(nèi)存的大小以 KB 為單位計(jì)算時(shí)，每多一個(gè)變量就是一份額外的開(kāi)銷(xiāo)。而使用位操作符的掩碼則在很大程度上緩解了這個(gè)問(wèn)題：
#define LOG_ERRORS 1 // 0001 #define LOG_WARNINGS 2 // 0010 #define LOG_NOTICES 4 // 0100 #define LOG_INCOMING 8 // 1000 unsigned char flags; flags = LOG_ERRORS; // 0001 flags = LOG_ERRORS | LOG_WARNINGS | LOG_INCOMING; // 1011
因?yàn)闃?biāo)志位一般只需要 1 bit，就可以保存，并沒(méi)有必要為每個(gè)標(biāo)志位都定義一個(gè)變量。所以按上面這種方式只使用一個(gè)變量，卻可以保存大量的信息——無(wú)符號(hào)的 char 可以保存 8 個(gè)標(biāo)志位，而無(wú)符號(hào)的 int 則可以同時(shí)表示 32 個(gè)標(biāo)志位。
可惜位操作符在 JavaScript 中的表現(xiàn)就比較詭異了，因?yàn)?JavaScript 沒(méi)有真正意義上的整型?？纯慈缦麓a的運(yùn)行結(jié)果吧：
var a, b;
a = 2e9; // 2000000000
a << 1; // -294967296
// fxck！我只想裝了個(gè)逼用左移1位給 a * 2，但是結(jié)果是什么鬼?。?！
a = parseInt("100000000", 16); // 4294967296
b = parseInt("1111", 2); // 15
a | b; // 15
// 啊啊啊，為毛我的 a 絲毫不起作用，JavaScript真是門(mén)吊詭的語(yǔ)言！?。?
好吧，雖然我說(shuō)過(guò)大家可以近似地認(rèn)為，JS 的數(shù)字類(lèi)型可以表示 53 位的整型。但事實(shí)上，位操作符并不是這么認(rèn)為的。在 ECMAScript? Language Specification 中是這樣描述位操作符的：
The production A : A @ B, where @ is one of the bitwise operators in the productions above, is evaluated as follows:
Let lref be the result of evaluating A.
Let lval be GetValue(lref).
Let rref be the result of evaluating B.
Let rval be GetValue(rref).
Let lnum be ToInt32(lval).
Let rnum be ToInt32(rval).
Return the result of applying the bitwise operator @ to lnum and rnum. The result is a signed 32 bit integer.
需要注意的是第5和第6步，按照ES標(biāo)準(zhǔn)，兩個(gè)需要運(yùn)算的值會(huì)被先轉(zhuǎn)為有符號(hào)的32位整型。所以超過(guò)32位的整數(shù)會(huì)被截?cái)?，而小?shù)部分則會(huì)被直接舍棄。
而反過(guò)來(lái)考慮，我們?cè)谑裁辞闆r下需要用到位操作符？使用左移來(lái)代替 2 的冪的乘法？Naive啊，等遇到像第一個(gè)例子的問(wèn)題，你就要抓狂了。而且對(duì)一個(gè)浮點(diǎn)數(shù)進(jìn)行左移操作是否比直接乘 2 來(lái)得效率高，這也是個(gè)值得商榷的問(wèn)題。
那用來(lái)表示標(biāo)志位呢？首先，現(xiàn)在的內(nèi)存大小已經(jīng)不值得我們用精簡(jiǎn)幾個(gè)變量來(lái)減少存儲(chǔ)空間了；其次呢，使用標(biāo)志位也會(huì)使得代碼的可讀性大大下降。再者，在 JavaScript 中使用位操作符的地方畢竟太少，如果你執(zhí)意使用位操作符，未來(lái)維護(hù)這段代碼的人又對(duì) JS 中的位操作符的坑不熟悉，這也會(huì)造成不利的影響。
所以，我對(duì)大家的建議是，盡量在 JavaScript 中別使用位操作符。
參考資料維基百科：雙精度浮點(diǎn)數(shù)
MDN：JavaScript數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
MDN：按位操作符
How to use bitmask?
ECMAScript? Language Specification - 11.10 Binary Bitwise Operators
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