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3.4.5 Number类型


Number 类型应该是 ECMAScript 中最令人关注的数据类型了,这种类型使用 IEEE754 格式来表示整数和浮点数值(浮点数值在某些语言中也被称为双精度数值)。为支持各种数值类型, ECMA-262 定义了不同的数值字面量格式。

最基本的数值字面量格式是十进制整数,十进制整数可以像下面这样直接在代码中输入:

var intNum = 55; // 整数

除了以十进制表示外,整数还可以通过八进制(以 8 为基数)或十六进制(以 16 为基数)的字面值来表示。其中,八进制字面值的第一位必须是零(0) ,然后是八进制数字序列(0~7) 。如果字面值中的数值超出了范围,那么前导零将被忽略,后面的数值将被当作十进制数值解析。请看下面的例子:

var octalNum1 = 070; // 八进制的 56
var octalNum2 = 079; // 无效的八进制数值——解析为 79
var octalNum3 = 08; // 无效的八进制数值——解析为 8

八进制字面量在严格模式下是无效的,会导致支持的 JavaScript 引擎抛出错误。十六进制字面值的前两位必须是 0x,后跟任何十六进制数字(0~9 及 A~F)。其中,字母 A~F可以大写,也可以小写。如下面的例子所示:

var hexNum2 = 0x1f; // 十六进制的 31

在进行算术计算时,所有以八进制和十六进制表示的数值最终都将被转换成十进制数值。

var hexNum1 = 0xA; // 十六进制的 10
var hexNum2 = 0x1f; // 十六进制的 31
① n/a(或 N/A),是 not applicable 的缩写,意思是“不适用”。

鉴于 JavaScript 中保存数值的方式,可以保存正零(+0)和负零(-0)。正零和负零被认为相等,但为了读者更好地理解上下文,这里特别做此说明。

1. 浮点数值

所谓浮点数值,就是该数值中必须包含一个小数点,并且小数点后面必须至少有一位数字。虽然小数点前面可以没有整数,但我们不推荐这种写法。以下是浮点数值的几个例子:

var floatNum1 = 1.1;
var floatNum2 = 0.1;
var floatNum3 = .1; // 有效,但不推荐

由于保存浮点数值需要的内存空间是保存整数值的两倍,因此 ECMAScript 会不失时机地将浮点数值转换为整数值。显然,如果小数点后面没有跟任何数字,那么这个数值就可以作为整数值来保存。同样地,如果浮点数值本身表示的就是一个整数(如 1.0) ,那么该值也会被转换为整数,如下面的例子所示:

var floatNum1 = 1.; // 小数点后面没有数字——解析为 1
var floatNum2 = 10.0; // 整数——解析为 10

对于那些极大或极小的数值,可以用 e 表示法(即科学计数法)表示的浮点数值表示。用 e 表示法表示的数值等于 e 前面的数值乘以 10 的指数次幂。 ECMAScript 中 e 表示法的格式也是如此,即前面是一个数值(可以是整数也可以是浮点数),中间是一个大写或小写的字母 E,后面是 10 的幂中的指数,该幂值将用来与前面的数相乘。下面是一个使用 e 表示法表示数值的例子:

var floatNum = 3.125e7; // 等于 31250000

在这个例子中,使用 e 表示法表示的变量 floatNum 的形式虽然简洁,但它的实际值则是 31250000。在此, e 表示法的实际含义就是“ 3.125 乘以 107”。

也可以使用 e 表示法表示极小的数值,如 0.00000000000000003,这个数值可以使用更简洁的 3e17表示。在默认情况下, ECMASctipt 会将那些小数点后面带有 6 个零以上的浮点数值转换为以 e 表示法表示的数值(例如, 0.0000003 会被转换成 3e7)。

浮点数值的最高精度是 17 位小数,但在进行算术计算时其精确度远远不如整数。例如, 0.1 加 0.2的结果不是 0.3,而是 0.30000000000000004。这个小小的舍入误差会导致无法测试特定的浮点数值。例如:

if (a + b == 0.3){ // 不要做这样的测试!
    alert("You got 0.3.");
}

在这个例子中,我们测试的是两个数的和是不是等于 0.3。如果这两个数是 0.05 和 0.25, 或者是 0.15和 0.15 都不会有问题。而如前所述,如果这两个数是 0.1 和 0.2,那么测试将无法通过。因此,永远不要测试某个特定的浮点数值。

关于浮点数值计算会产生舍入误差的问题,有一点需要明确:这是使用基于IEEE754 数值的浮点计算的通病, ECMAScript 并非独此一家;其他使用相同数值格式的语言也存在这个问题。

2. 数值范围

由于内存的限制, ECMAScript 并不能保存世界上所有的数值。 ECMAScript 能够表示的最小数值保存在 Number.MIN_VALUE 中——在大多数浏览器中,这个值是 5e-324;能够表示的最大数值保存在Number.MAX_VALUE 中——在大多数浏览器中,这个值是 1.7976931348623157e+308。如果某次计算的结果得到了一个超出 JavaScript 数值范围的值,那么这个数值将被自动转换成特殊的 Infinity 值。具体来说,如果这个数值是负数,则会被转换成-Infinity(负无穷),如果这个数值是正数,则会被转换成 Infinity(正无穷)。

如上所述,如果某次计算返回了正或负的 Infinity 值,那么该值将无法继续参与下一次的计算,因为 Infinity 不是能够参与计算的数值。要想确定一个数值是不是有穷的(换句话说,是不是位于最小和最大的数值之间),可以使用 isFinite()函数。这个函数在参数位于最小与最大数值之间时会返回 true,如下面的例子所示:

var result = Number.MAX_VALUE + Number.MAX_VALUE;
alert(isFinite(result)); //false

运行一下

尽管在计算中很少出现某些值超出表示范围的情况,但在执行极小或极大数值的计算时,检测监控这些值是可能的,也是必需的。

访问 Number.NEGATIVE_INFINITY 和 Number.POSITIVE_INFINITY 也可以得到负和正 Infinity 的值。可以想见,这两个属性中分别保存着-Infinity 和Infinity。

3. NaN

NaN,即非数值(Not a Number)是一个特殊的数值,这个数值用于表示一个本来要返回数值的操作数未返回数值的情况(这样就不会抛出错误了)。例如,在其他编程语言中,任何数值除以 0 都会导致错误,从而停止代码执行。但在 ECMAScript 中,任何数值除以 0 会返回 NaN①,因此不会影响其他代码的执行。

NaN 本身有两个非同寻常的特点。首先,任何涉及 NaN 的操作(例如 NaN/10)都会返回 NaN,这个特点在多步计算中有可能导致问题。其次, NaN 与任何值都不相等,包括 NaN 本身。例如,下面的代码会返回 false:

alert(NaN == NaN); //false

针对 NaN 的这两个特点, ECMAScript 定义了 isNaN()函数。这个函数接受一个参数,该参数可以是任何类型,而函数会帮我们确定这个参数是否“不是数值”。 isNaN()在接收到一个值之后,会尝试将这个值转换为数值。某些不是数值的值会直接转换为数值,例如字符串"10"或 Boolean 值。而任何不能被转换为数值的值都会导致这个函数返回 true。请看下面的例子:

alert(isNaN(NaN)); //true
alert(isNaN(10)); //false( 10 是一个数值)
alert(isNaN("10")); //false(可以被转换成数值 10)
alert(isNaN("blue")); //true(不能转换成数值)
alert(isNaN(true)); //false(可以被转换成数值 1)
运行一下

① 原书如此,但实际上只有 0 除以 0 才会返回 NaN,正数除以 0 返回 Infinity,负数除以 0 返回-Infinity。

这个例子测试了 5 个不同的值。测试的第一个值是 NaN 本身,结果当然会返回 true。然后分别测试了数值 10 和字符串"10",结果这两个测试都返回了 false,因为前者本身就是数值,而后者可以被转换成数值。但是,字符串"blue"不能被转换成数值,因此函数返回了 true。由于 Boolean 值 true可以转换成数值 1,因此函数返回 false。

尽管有点儿不可思议,但 isNaN()确实也适用于对象。在基于对象调用 isNaN()函数时,会首先调用对象的 valueOf()方法,然后确定该方法返回的值是否可以转换为数值。如果不能,则基于这个返回值再调用 toString()方法,再测试返回值。而这个过程也是 ECMAScript 中内置函数和操作符的一般执行流程,更详细的内容请参见 3.5 节。

4. 数值转换

有 3 个函数可以把非数值转换为数值: Number()、 parseInt()和 parseFloat()。第一个函数,即转型函数 Number()可以用于任何数据类型,而另两个函数则专门用于把字符串转换成数值。这 3 个函数对于同样的输入会有返回不同的结果。

Number()函数的转换规则如下。

  • 如果是数字值,只是简单的传入和返回。
  • 如果是 Boolean 值, true 和 false 将分别被转换为 1 和 0。
  • 如果是 null 值,返回 0。
  • 如果是 undefined,返回 NaN。
  • 如果是字符串,遵循下列规则:
  • 如果字符串中只包含数字(包括前面带正号或负号的情况),则将其转换为十进制数值,即"1"会变成 1, "123"会变成 123,而"011"会变成 11(注意:前导的零被忽略了);
  • 如果字符串中包含有效的浮点格式,如"1.1",则将其转换为对应的浮点数值(同样,也会忽略前导零);
  • 如果字符串中包含有效的十六进制格式,例如"0xf",则将其转换为相同大小的十进制整数值;
  • 如果字符串是空的(不包含任何字符),则将其转换为 0;
  • 如果字符串中包含除上述格式之外的字符,则将其转换为 NaN。
  • 如果是对象,则调用对象的 valueOf()方法,然后依照前面的规则转换返回的值。如果转换的结果是 NaN,则调用对象的 toString()方法,然后再次依照前面的规则转换返回的字符串值。

根据这么多的规则使用 Number()把各种数据类型转换为数值确实有点复杂。下面还是给出几个具体的例子吧。

var num1 = Number("Hello world!"); //NaN
var num2 = Number(""); //0
var num3 = Number("000011"); //11
var num4 = Number(true); //1
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首先,字符串"Hello world!"会被转换为 NaN,因为其中不包含任何有意义的数字值。空字符串会被转换为 0。字符串"000011"会被转换为 11,因为忽略了其前导的零。最后, true 值被转换为 1。

一元加操作符(3.5.1 节将介绍)的操作与 Number()函数相同。

由于 Number()函数在转换字符串时比较复杂而且不够合理,因此在处理整数的时候更常用的是parseInt()函数。 parseInt()函数在转换字符串时,更多的是看其是否符合数值模式。它会忽略字符串前面的空格,直至找到第一个非空格字符。如果第一个字符不是数字字符或者负号, parseInt()就会返回 NaN;也就是说,用 parseInt()转换空字符串会返回 NaN(Number()对空字符返回 0) 。如果第一个字符是数字字符, parseInt()会继续解析第二个字符,直到解析完所有后续字符或者遇到了一个非数字字符。例如, "1234blue"会被转换为 1234,因为"blue"会被完全忽略。类似地, "22.5"会被转换为 22,因为小数点并不是有效的数字字符。

如果字符串中的第一个字符是数字字符, parseInt()也能够识别出各种整数格式(即前面讨论的十进制、八进制和十六进制数)。也就是说,如果字符串以"0x"开头且后跟数字字符,就会将其当作一个十六进制整数;如果字符串以"0"开头且后跟数字字符,则会将其当作一个八进制数来解析。

为了更好地理解 parseInt()函数的转换规则,下面给出一些例子:

var num1 = parseInt("1234blue"); // 1234
var num2 = parseInt(""); // NaN
var num3 = parseInt("0xA"); // 10(十六进制数)
var num4 = parseInt(22.5); // 22
var num5 = parseInt("070"); // 56(八进制数)
var num6 = parseInt("70"); // 70(十进制数)
var num7 = parseInt("0xf"); // 15(十六进制数)
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在使用 parseInt()解析像八进制字面量的字符串时, ECMAScript 3 和 5 存在分歧。例如:

//ECMAScript 3 认为是 56(八进制), ECMAScript 5 认为是 70(十进制)
var num = parseInt("070");

在 ECMAScript 3 JavaScript 引擎中, "070"被当成八进制字面量,因此转换后的值是十进制的 56。而在 ECMAScript 5 JavaScript 引擎中, parseInt()已经不具有解析八进制值的能力,因此前导的零会被认为无效,从而将这个值当成"70",结果就得到十进制的 70。在 ECMAScript 5 中,即使是在非严格模式下也会如此。

为了消除在使用 parseInt()函数时可能导致的上述困惑,可以为这个函数提供第二个参数:转换时使用的基数(即多少进制)。如果知道要解析的值是十六进制格式的字符串,那么指定基数 16 作为第二个参数,可以保证得到正确的结果,例如:

var num = parseInt("0xAF", 16); //175

实际上,如果指定了 16 作为第二个参数,字符串可以不带前面的"0x",如下所示:

var num1 = parseInt("AF", 16); //175
var num2 = parseInt("AF"); //NaN
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这个例子中的第一个转换成功了,而第二个则失败了。差别在于第一个转换传入了基数,明确告诉parseInt()要解析一个十六进制格式的字符串;而第二个转换发现第一个字符不是数字字符,因此就自动终止了。

指定基数会影响到转换的输出结果。例如:

var num1 = parseInt("10", 2); //2 (按二进制解析)
var num2 = parseInt("10", 8); //8 (按八进制解析)
var num3 = parseInt("10", 10); //10 (按十进制解析)
var num4 = parseInt("10", 16); //16 (按十六进制解析)
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不指定基数意味着让 parseInt()决定如何解析输入的字符串,因此为了避免错误的解析,我们建议无论在什么情况下都明确指定基数。

多数情况下,我们要解析的都是十进制数值,因此始终将 10 作为第二个参数是非常必要的。

与 parseInt()函数类似, parseFloat()也是从第一个字符(位置 0)开始解析每个字符。而且也是一直解析到字符串末尾,或者解析到遇见一个无效的浮点数字字符为止。也就是说,字符串中的第一个小数点是有效的,而第二个小数点就是无效的了,因此它后面的字符串将被忽略。举例来说,

"22.34.5"将会被转换为 22.34。

除了第一个小数点有效之外, parseFloat()与 parseInt()的第二个区别在于它始终都会忽略前导的零。 parseFloat()可以识别前面讨论过的所有浮点数值格式,也包括十进制整数格式。但十六进制格式的字符串则始终会被转换成 0。由于 parseFloat()只解析十进制值,因此它没有用第二个参数指定基数的用法。最后还要注意一点:如果字符串包含的是一个可解析为整数的数(没有小数点,或者小数点后都是零) , parseFloat()会返回整数。以下是使用 parseFloat()转换数值的几个典型示例。

var num1 = parseFloat("1234blue"); //1234 (整数)
var num2 = parseFloat("0xA"); //0
var num3 = parseFloat("22.5"); //22.5
var num4 = parseFloat("22.34.5"); //22.34
var num5 = parseFloat("0908.5"); //908.5
var num6 = parseFloat("3.125e7"); //31250000
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