巧用 JAVASCRIPT 中的位运算

[YIXUNFE]

巧用 JAVASCRIPT 中的位运算

最近边忙边啃朴神写的《深入浅出 Node.js》，在讲述 Node.js 中模块机制的章节中看到了一段话：

Javascript 的一个典型弱点就是位运算。Javascript 的位运算参照 Java 的位运算实现，但是 Java 位运算是在 int 型数字的基础上进行的，而 Javascript 中只有 double 型的数据类型，在进行位运算的过程中，需要将 double 型转换为 int 型，然后在进行。所以，在 Javascript 层面上做位运算的效率不高。

在书中，这段话告诉我们，为了提高模块的性能，在频繁出现位运算的需求时，我们可以使用 C/C++ 编写模块以提高性能（相对于直接用 Javascript 写）。然而这段话倒是激发了我对 Javascript 位运算的兴致。

虽然平时也常常用 ~~ 做向上取整等操作，但终究对位运算还是有点生疏，所以利用这个机会，再次温习一遍位运算。

## 与（&）运算

& 运算与我们熟悉的 && 运算类似，两个都是 1 才会得到 1。比如 2 & 3：

	十进制	二进制
	2	10
&	3	11
=	2	10

运算后结果就是 2 了。

### 巧用——判断奇偶数

利用 & 运算的特点，我们可以用以简单的判断奇偶数，公式：

n & 1 === 0 //true 为 奇数

奇偶数的判断其实就是判断数字的二进制值最后一位是 0 还是 1。所以利用 & 运算得到数字的最后一位值即可。

比如 11 & 1 = 1

	十进制	二进制
	11	1011
&	1	0001
=	1	0001

## 或（|）运算

| 运算与我们熟悉的 || 运算类似，两个中有一个是 1 就会得到 1。比如 2 & 3：

	十进制	二进制
	2	10
		3
=	3	11

运算后结果就是 3 了。

### 巧用——向下取整

通常我们会使用 Math.floor 对一个数字向下取整，但是利用 | 运算也可以做到。

(3.14 | 0) === 3 //true

这里面其实做了两步操作，由于浮点数是不支持位运算的，所以会先把 3.14 转成整数 3 再进行位运算。所以 3.14 | 0 的结果就是 3。

## 非（~）运算

~ 运算的特点是将所有位取反，包括符号位。比如 ~3：

	十进制	二进制
~	3	00000000000000000000000000000011
=	-4	11111111111111111111111111111100

最高位表示符号位，最高位为 1 表示是负数。负数的二进制转化为十进制的规则是，符号位不变，其他位取反后加 1。取反之后为 10000000000000000000000000000011，加1之后为 10000000000000000000000000000100，所以十进制为 -4。

### 巧用——向上取整

我们可以利用两次 ~ 运算来取代 Math.floor 方法。

Math.floor(3.14) //3
~~3.14 //3

感谢 @chechecarer 同学的指正 👍

## 异或（^）运算

^ 运算的规则是两个数中只有一个为 1 时才得到 1，其他情况得到 0，比如 2 ^ 3:

	十进制	二进制
	2	10
^	3	11
=	1	01

### 巧用——交替变量

var a = 1, b = 2;
a ^= b; // a = a ^ b = 1 ^ 2 = 3
b ^= a; // b = b ^ (a ^ b) = 2 ^ (1 ^ 2) = 1
a ^= b; // a = a ^ b = 3 ^ 1 = 2

资料整理到这里自己有点晕 😂 ，两个变量在不使用第三个变量的前提下交换，还有其他多种方法。比如:

var a = 1, b = 2;
a = a + b; // 3
b = a - b; // 1
a = a - b; // 2

好像更加直观点 😂 。

## 左移（<<）运算

<< 运算即将数字二进制值左移，多出的位数以 0 补位，并不影响符号位。比如 3 << 2

	十进制	二进制
	3	11
<<	2
=	12	1100

### 巧用——求 2 的 N 次方

function power(n) {
    return 1 << n;
}
power(4); // 16

以 2 为底数，左移的位数即底数的次方。

## 右移（>>）运算

运算即将数字二进制值右移，多出的位数以 0 补位，并不影响符号位。比如 10 >> 2

	十进制	二进制
	10	1010
>>	2
=	2	10

### 巧用——求一个数字的 N 等分（向下取整）

function half(num, n) {//平分 n 次
    return num >> n;
}
half(4, 1); // 2
half(4, 2); // 1
half(5, 1); // 2

## 无符号右移（>>>）运算

正数的无符号右移与有符号右移结果是一样的。负数的无符号右移会把符号位也一起移动，而且无符号右移会把负数的二进制码当成正数的二进制码：

var num = -64; // 11111111111111111111111111000000
num = num >>> 5; // 134217726

### 巧用——判断数字正负

function isPos(n) {
  return (n === (n >>> 0)) ? true : false;  
}

isPos(-1); // false
isPos(1); // true

## 其他一些位运算的使用

网上翻的资料中还有很多利用位运算简化代码的例子，这里再罗列一些：

### 强制转成整数类型

由于做位运算时需要强制转换成整数类型，所以原本通过 parseInt 等方法得到值是 NaN 的类型，会在位运算时得到 0。

parseInt((function () {})) //NaN

(function () {}) | 0 //0
(function () {}) & 0 //0

### 转换字母大小写

//假设变量 char 是一个字母
char.charCodeAt(0) | 32 // 大写转小写
char.charCodeAt(0) & ~32  // 小写转大写

由于一些国家使用的字母（比如土耳其）无法通过 toLowerCase 和 toUpperCase 正确的转换字母大小写，所以使用位运算来实现该功能。

var manualLowercase = function(s) {
  return isString(s) ? s.replace(/[A-Z]/g, function(ch) {
    return String.fromCharCode(ch.charCodeAt(0) | 32);
  }) : s;
};
var manualUppercase = function(s) {
  return isString(s) ? s.replace(/[a-z]/g, function(ch) {
    return String.fromCharCode(ch.charCodeAt(0) & ~32);
  }) : s;
};

AngularJS 中的源码

## 参考文献 - [js中位运算的运用](http://www.tuicool.com/articles/VJryYb) - [javascript的变态位运算](http://blog.sina.com.cn/s/blog_53d3c24a0100mpnv.html) - [小代码大学问之JavaScript位运算](http://www.tuicool.com/articles/yEJbyq)
## Thanks

[chechecarer]

向上取整，用~~似乎不对吧。可以用
var num = 3.14; var t = num >> 0; num = (num === t)? t ; t + 1;

[haocong]

在非(~)运算那，Math.ceil(3.14) 不应该是等于4么？

[ranrantu]

@chechecarer 向上取整可以用 -3.14 把第一个替换成-即可。

[ricosmall]

向上取整可以 ~~3.14 + 1 或者(3.14 | 0) + 1

[ricosmall]

作者想说的应该是Math.floor

[hanbaoshashou]

(n & 1) === 0 //true n为偶数

[hellozhangran]

function isPos(n) {
  return (n === (n >>> 0)) ? true : false;  
}

isPos(-1); // false
isPos(1); // true

只能判断整数的正负，小数的就不灵了 ~

[Lie8466]

我在想《深入浅出 Node.js》“ Javascript 中只有 double 型的数据类型，在进行位运算的过程中，需要将 double 型转换为 int 型”这句话是不是有问题，应该是“ Javascript 中只有 int 型的数据类型，在进行位运算的过程中，需要将 double 型转换为 int 型”吧？