双重按位非运算符 ~~ 对数字取整

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

当 ~~ 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valueOf或toString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valueOf或toString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，Date 的 valueOf 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。）

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（NaN，Infinity），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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