运算符

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运算符是处理数据的基本方法,用来从现有的值得到新的值。JavaScript 提供了多种运算符,本章逐一介绍这些运算符。

加法运算符

基本规则

加法运算符(+)是最常见的运算符,用来求两个数值的和。

1 + 1 // 2

JavaScript 允许非数值的相加。

true + true // 2
1 + true // 2

上面代码中,第一行是两个布尔值相加,第二行是数值与布尔值相加。这两种情况,布尔值都会自动转成数值,然后再相加。

比较特殊的是,如果是两个字符串相加,这时加法运算符会变成连接运算符,返回一个新的字符串,将两个原字符串连接在一起。

'a' + 'bc' // "abc"

如果一个运算子是字符串,另一个运算子是非字符串,这时非字符串会转成字符串,再连接在一起。

1 + 'a' // "1a"
false + 'a' // "falsea"

加法运算符是在运行时决定,到底是执行相加,还是执行连接。也就是说,运算子的不同,导致了不同的语法行为,这种现象称为“重载”(overload)。由于加法运算符存在重载,可能执行两种运算,使用的时候必须很小心。

'3' + 4 + 5 // "345"
3 + 4 + '5' // "75"

上面代码中,由于从左到右的运算次序,字符串的位置不同会导致不同的结果。

除了加法运算符,其他算术运算符(比如减法、除法和乘法)都不会发生重载。它们的规则是:所有运算子一律转为数值,再进行相应的数学运算。

1 - '2' // -1
1 * '2' // 2
1 / '2' // 0.5

上面代码中,减法、除法和乘法运算符,都是将字符串自动转为数值,然后再运算。

对象的相加

如果运算子是对象,必须先转成原始类型的值,然后再相加。

var obj = { p: 1 };
obj + 2 // "[object Object]2"

上面代码中,对象obj转成原始类型的值是[object Object],再加2就得到了上面的结果。

对象转成原始类型的值,规则如下。

首先,自动调用对象的valueOf方法。

var obj = { p: 1 };
obj.valueOf() // { p: 1 }

一般来说,对象的valueOf方法总是返回对象自身,这时再自动调用对象的toString方法,将其转为字符串。

var obj = { p: 1 };
obj.valueOf().toString() // "[object Object]"

对象的toString方法默认返回[object Object],所以就得到了最前面那个例子的结果。

知道了这个规则以后,就可以自己定义valueOf方法或toString方法,得到想要的结果。

var obj = {
  valueOf: function () {
    return 1;
  }
};

obj + 2 // 3

上面代码中,我们定义obj对象的valueOf方法返回1,于是obj + 2就得到了3。这个例子中,由于valueOf方法直接返回一个原始类型的值,所以不再调用toString方法。

下面是自定义toString方法的例子。

var obj = {
  toString: function () {
    return 'hello';
  }
};

obj + 2 // "hello2"

上面代码中,对象objtoString方法返回字符串hello。前面说过,只要有一个运算子是字符串,加法运算符就变成连接运算符,返回连接后的字符串。

这里有一个特例,如果运算子是一个Date对象的实例,那么会优先执行toString方法。

var obj = new Date();
obj.valueOf = function () { return 1 };
obj.toString = function () { return 'hello' };

obj + 2 // "hello2"

上面代码中,对象obj是一个Date对象的实例,并且自定义了valueOf方法和toString方法,结果toString方法优先执行。

算术运算符

包括加法运算符在内,JavaScript 共提供10个算术运算符,用来完成基本的算术运算。

  • 加法运算符x + y
  • 减法运算符x - y
  • 乘法运算符x * y
  • 除法运算符x / y
  • 指数运算符x ** y
  • 余数运算符x % y
  • 自增运算符++x 或者 x++
  • 自减运算符--x 或者 x--
  • 数值运算符+x
  • 负数值运算符-x

减法、乘法、除法运算法比较单纯,就是执行相应的数学运算。下面介绍其他几个算术运算符。

余数运算符

余数运算符(%)返回前一个运算子被后一个运算子除,所得的余数。

12 % 5 // 2

需要注意的是,运算结果的正负号由第一个运算子的正负号决定。

-1 % 2 // -1
1 % -2 // 1

所以,为了得到负数的正确余数值,可以先使用绝对值函数。

// 错误的写法
function isOdd(n) {
  return n % 2 === 1;
}
isOdd(-5) // false
isOdd(-4) // false

// 正确的写法
function isOdd(n) {
  return Math.abs(n % 2) === 1;
}
isOdd(-5) // true
isOdd(-4) // false

余数运算符还可以用于浮点数的运算。但是,由于浮点数不是精确的值,无法得到完全准确的结果。

6.5 % 2.1
// 0.19999999999999973

自增和自减运算符

自增和自减运算符,是一元运算符,只需要一个运算子。它们的作用是将运算子首先转为数值,然后加上1或者减去1。它们会修改原始变量。

var x = 1;
++x // 2
x // 2

--x // 1
x // 1

上面代码的变量x自增后,返回2,再进行自减,返回1。这两种情况都会使得,原始变量x的值发生改变。

自增和自减运算符有一个需要注意的地方,就是放在变量之后,会先返回变量操作前的值,再进行自增/自减操作;放在变量之前,会先进行自增/自减操作,再返回变量操作后的值。

var x = 1;
var y = 1;

x++ // 1
++y // 2

上面代码中,x是先返回当前值,然后自增,所以得到1y是先自增,然后返回新的值,所以得到2

数值运算符,负数值运算符

数值运算符(+)同样使用加号,但它是一元运算符(只需要一个操作数),而加法运算符是二元运算符(需要两个操作数)。

数值运算符的作用在于可以将任何值转为数值(与Number函数的作用相同)。

+true // 1
+[] // 0
+{} // NaN

上面代码表示,非数值经过数值运算符以后,都变成了数值(最后一行NaN也是数值)。具体的类型转换规则,参见《数据类型转换》一章。

负数值运算符(-),也同样具有将一个值转为数值的功能,只不过得到的值正负相反。连用两个负数值运算符,等同于数值运算符。

var x = 1;
-x // -1
-(-x) // 1

上面代码最后一行的圆括号不可少,否则会变成自减运算符。

数值运算符号和负数值运算符,都会返回一个新的值,而不会改变原始变量的值。

指数运算符

指数运算符(**)完成指数运算,前一个运算子是底数,后一个运算子是指数。

2 ** 4 // 16

赋值运算符

赋值运算符(Assignment Operators)用于给变量赋值。

最常见的赋值运算符,当然就是等号(=)。

// 将 1 赋值给变量 x
var x = 1;

// 将变量 y 的值赋值给变量 x
var x = y;

赋值运算符还可以与其他运算符结合,形成变体。下面是与算术运算符的结合。

// 等同于 x = x + y
x += y

// 等同于 x = x - y
x -= y

// 等同于 x = x * y
x *= y

// 等同于 x = x / y
x /= y

// 等同于 x = x % y
x %= y

// 等同于 x = x ** y
x **= y

下面是与位运算符的结合(关于位运算符,请见后文的介绍)。

// 等同于 x = x >> y
x >>= y

// 等同于 x = x << y
x <<= y

// 等同于 x = x >>> y
x >>>= y

// 等同于 x = x & y
x &= y

// 等同于 x = x | y
x |= y

// 等同于 x = x ^ y
x ^= y

这些复合的赋值运算符,都是先进行指定运算,然后将得到值返回给左边的变量。

比较运算符

比较运算符用于比较两个值的大小,然后返回一个布尔值,表示是否满足指定的条件。

2 > 1 // true

上面代码比较2是否大于1,返回true

注意,比较运算符可以比较各种类型的值,不仅仅是数值。

JavaScript 一共提供了8个比较运算符。

  • < 小于运算符
  • > 大于运算符
  • <= 小于或等于运算符
  • >= 大于或等于运算符
  • == 相等运算符
  • === 严格相等运算符
  • != 不相等运算符
  • !== 严格不相等运算符

这八个比较运算符分成两类:相等比较和非相等比较。两者的规则是不一样的,对于非相等的比较,算法是先看两个运算子是否都是字符串,如果是的,就按照字典顺序比较(实际上是比较 Unicode 码点);否则,将两个运算子都转成数值,再比较数值的大小。

字符串的比较

字符串按照字典顺序进行比较。

'cat' > 'dog' // false
'cat' > 'catalog' // false

JavaScript 引擎内部首先比较首字符的 Unicode 码点。如果相等,再比较第二个字符的 Unicode 码点,以此类推。

'cat' > 'Cat' // true'

上面代码中,小写的c的 Unicode 码点(99)大于大写的C的 Unicode 码点(67),所以返回true

由于所有字符都有 Unicode 码点,因此汉字也可以比较。

'大' > '小' // false

上面代码中,“大”的 Unicode 码点是22823,“小”是23567,因此返回false

非字符串的比较

(1)原始类型的值

两个原始类型的值的比较,除了相等运算符(==)和严格相等运算符(===),其他比较运算符都是先转成数值再比较。

5 > '4' // true
// 等同于 5 > Number('4')
// 即 5 > 4

true > false // true
// 等同于 Number(true) > Number(false)
// 即 1 > 0

2 > true // true
// 等同于 2 > Number(true)
// 即 2 > 1

上面代码中,字符串和布尔值都会先转成数值,再进行比较。

这里有一个特殊情况,即任何值(包括NaN本身)与NaN比较,返回的都是false

1 > NaN // false
1 <= NaN // false
'1' > NaN // false
'1' <= NaN // false
NaN > NaN // false
NaN <= NaN // false

(2)对象

如果运算子是对象,会转为原始类型的值,再进行比较。

对象转换成原始类型的值,算法是先调用valueOf方法;如果返回的还是对象,再接着调用toString方法,详细解释参见《数据类型的转换》一章。

var x = [2];
x > '11' // true
// 等同于 [2].valueOf().toString() > '11'
// 即 '2' > '11'

x.valueOf = function () { return '1' };
x > '11' // false
// 等同于 [2].valueOf() > '11'
// 即 '1' > '11'

两个对象之间的比较也是如此。

[2] > [1] // true
// 等同于 [2].valueOf().toString() > [1].valueOf().toString()
// 即 '2' > '1'

[2] > [11] // true
// 等同于 [2].valueOf().toString() > [11].valueOf().toString()
// 即 '2' > '11'

{x: 2} >= {x: 1} // true
// 等同于 {x: 2}.valueOf().toString() >= {x: 1}.valueOf().toString()
// 即 '[object Object]' >= '[object Object]'

注意,Date 对象实例用于比较时,是先调用toString方法。如果返回的不是原始类型的值,再接着对返回值调用valueOf方法。

严格相等运算符

JavaScript 提供两种相等运算符:=====

简单说,它们的区别是相等运算符(==)比较两个值是否相等,严格相等运算符(===)比较它们是否为“同一个值”。如果两个值不是同一类型,严格相等运算符(===)直接返回false,而相等运算符(==)会将它们转换成同一个类型,再用严格相等运算符进行比较。

严格相等运算符的算法如下。

(1)不同类型的值

如果两个值的类型不同,直接返回false

1 === "1" // false
true === "true" // false

上面代码比较数值的1与字符串的“1”、布尔值的true与字符串"true",因为类型不同,结果都是false

(2)同一类的原始类型值

同一类型的原始类型的值(数值、字符串、布尔值)比较时,值相同就返回true,值不同就返回false

1 === 0x1 // true

上面代码比较十进制的1与十六进制的1,因为类型和值都相同,返回true

需要注意的是,NaN与任何值都不相等(包括自身)。另外,正0等于负0

NaN === NaN  // false
+0 === -0 // true

(3)复合类型值

两个复合类型(对象、数组、函数)的数据比较时,不是比较它们的值是否相等,而是比较它们是否指向同一个地址。

{} === {} // false
[] === [] // false
(function () {} === function () {}) // false

上面代码分别比较两个空对象、两个空数组、两个空函数,结果都是不相等。原因是对于复合类型的值,严格相等运算比较的是,它们是否引用同一个内存地址,而运算符两边的空对象、空数组、空函数的值,都存放在不同的内存地址,结果当然是false

如果两个变量引用同一个对象,则它们相等。

var v1 = {};
var v2 = v1;
v1 === v2 // true

注意,对于两个对象的比较,严格相等运算符比较的是地址,而大于或小于运算符比较的是值。

new Date() > new Date() // false
new Date() < new Date() // false
new Date() === new Date() // false

上面的三个表达式,前两个比较的是值,最后一个比较的是地址,所以都返回false

(4)undefined 和 null

undefinednull与自身严格相等。

undefined === undefined // true
null === null // true

由于变量声明后默认值是undefined,因此两个只声明未赋值的变量是相等的。

var v1;
var v2;
v1 === v2 // true

(5)严格不相等运算符

严格相等运算符有一个对应的“严格不相等运算符”(!==),它的算法就是先求严格相等运算符的结果,然后返回相反值。

1 !== '1' // true

相等运算符

相等运算符用来比较相同类型的数据时,与严格相等运算符完全一样。

比较不同类型的数据时,相等运算符会先将数据进行类型转换,然后再用严格相等运算符比较。类型转换规则如下。

(1)原始类型的值

原始类型的数据会转换成数值类型再进行比较。

1 == true // true
// 等同于 1 === Number(true)

0 == false // true
// 等同于 0 === Number(false)

2 == true // false
// 等同于 2 === Number(true)

2 == false // false
// 等同于 2 === Number(false)

'true' == true // false
// 等同于 Number('true') === Number(true)
// 等同于 NaN === 1

'' == 0 // true
// 等同于 Number('') === 0
// 等同于 0 === 0

'' == false  // true
// 等同于 Number('') === Number(false)
// 等同于 0 === 0

'1' == true  // true
// 等同于 Number('1') === Number(true)
// 等同于 1 === 1

'\n  123  \t' == 123 // true
// 因为字符串转为数字时,省略前置和后置的空格

上面代码将字符串和布尔值都转为数值,然后再进行比较。具体的字符串与布尔值的类型转换规则,参见《数据类型转换》一章。

(2)对象与原始类型值比较

对象(这里指广义的对象,包括数组和函数)与原始类型的值比较时,对象转化成原始类型的值,再进行比较。

[1] == 1 // true
// 等同于 Number([1]) == 1

[1] == '1' // true
// 等同于 Number([1]) == Number('1')

[1] == true // true
// 等同于 Number([1]) == Number(true)

上面代码中,数组[1]与数值进行比较,会先转成数值,再进行比较;与字符串进行比较,会先转成数值,然后再与字符串进行比较,这时字符串也会转成数值;与布尔值进行比较,两个运算子都会先转成数值,然后再进行比较。

(3)undefined 和 null

undefinednull与其他类型的值比较时,结果都为false,它们互相比较时结果为true

false == null // false
false == undefined // false

0 == null // false
0 == undefined // false

undefined == null // true

绝大多数情况下,对象与undefinednull比较,都返回false。只有在对象转为原始值得到undefined时,才会返回true,这种情况是非常罕见的。

(4)相等运算符的缺点

相等运算符隐藏的类型转换,会带来一些违反直觉的结果。

0 == ''             // true
0 == '0'            // true

2 == true           // false
2 == false          // false

false == 'false'    // false
false == '0'        // true

false == undefined  // false
false == null       // false
null == undefined   // true

' \t\r\n ' == 0     // true

上面这些表达式都很容易出错,因此不要使用相等运算符(==),最好只使用严格相等运算符(===)。

(5)不相等运算符

相等运算符有一个对应的“不相等运算符”(!=),两者的运算结果正好相反。

1 != '1' // false

布尔运算符

布尔运算符用于将表达式转为布尔值,一共包含四个运算符。

  • 取反运算符:!
  • 且运算符:&&
  • 或运算符:||
  • 三元运算符:?:

取反运算符(!)

取反运算符是一个感叹号,用于将布尔值变为相反值,即true变成falsefalse变成true

!true // false
!false // true

对于非布尔值,取反运算符会将其转为布尔值。可以这样记忆,以下六个值取反后为true,其他值都为false

  • undefined
  • null
  • false
  • 0
  • NaN
  • 空字符串(''
!undefined // true
!null // true
!0 // true
!NaN // true
!"" // true

!54 // false
!'hello' // false
![] // false
!{} // false

上面代码中,不管什么类型的值,经过取反运算后,都变成了布尔值。

如果对一个值连续做两次取反运算,等于将其转为对应的布尔值,与Boolean函数的作用相同。这是一种常用的类型转换的写法。

!!x
// 等同于
Boolean(x)

上面代码中,不管x是什么类型的值,经过两次取反运算后,变成了与Boolean函数结果相同的布尔值。所以,两次取反就是将一个值转为布尔值的简便写法。

且运算符(&&)

且运算符(&&)往往用于多个表达式的求值。

它的运算规则是:如果第一个运算子的布尔值为true,则返回第二个运算子的值(注意是值,不是布尔值);如果第一个运算子的布尔值为false,则直接返回第一个运算子的值,且不再对第二个运算子求值。

't' && '' // ""
't' && 'f' // "f"
't' && (1 + 2) // 3
'' && 'f' // ""
'' && '' // ""

var x = 1;
(1 - 1) && ( x += 1) // 0
x // 1

上面代码的最后一个例子,由于且运算符的第一个运算子的布尔值为false,则直接返回它的值0,而不再对第二个运算子求值,所以变量x的值没变。

这种跳过第二个运算子的机制,被称为“短路”。有些程序员喜欢用它取代if结构,比如下面是一段if结构的代码,就可以用且运算符改写。

if (i) {
  doSomething();
}

// 等价于

i && doSomething();

上面代码的两种写法是等价的,但是后一种不容易看出目的,也不容易除错,建议谨慎使用。

且运算符可以多个连用,这时返回第一个布尔值为false的表达式的值。

true && 'foo' && '' && 4 && 'foo' && true
// ''

上面代码中,第一个布尔值为false的表达式为第三个表达式,所以得到一个空字符串。

或运算符(||)

或运算符(||)也用于多个表达式的求值。它的运算规则是:如果第一个运算子的布尔值为true,则返回第一个运算子的值,且不再对第二个运算子求值;如果第一个运算子的布尔值为false,则返回第二个运算子的值。

't' || '' // "t"
't' || 'f' // "t"
'' || 'f' // "f"
'' || '' // ""

短路规则对这个运算符也适用。

var x = 1;
true || (x = 2) // true
x // 1

上面代码中,且运算符的第一个运算子为true,所以直接返回true,不再运行第二个运算子。所以,x的值没有改变。这种只通过第一个表达式的值,控制是否运行第二个表达式的机制,就称为“短路”(short-cut)。

或运算符可以多个连用,这时返回第一个布尔值为true的表达式的值。

false || 0 || '' || 4 || 'foo' || true
// 4

上面代码中第一个布尔值为true的表达式是第四个表达式,所以得到数值4。

或运算符常用于为一个变量设置默认值。

function saveText(text) {
  text = text || '';
  // ...
}

// 或者写成
saveText(this.text || '')

上面代码表示,如果函数调用时,没有提供参数,则该参数默认设置为空字符串。

三元条件运算符(?:)

三元条件运算符由问号(?)和冒号(:)组成,分隔三个表达式。它是 JavaScript 语言唯一一个需要三个运算子的运算符。如果第一个表达式的布尔值为true,则返回第二个表达式的值,否则返回第三个表达式的值。

't' ? 'hello' : 'world' // "hello"
0 ? 'hello' : 'world' // "world"

上面代码的t0的布尔值分别为truefalse,所以分别返回第二个和第三个表达式的值。

通常来说,三元条件表达式与if...else语句具有同样表达效果,前者可以表达的,后者也能表达。但是两者具有一个重大差别,if...else是语句,没有返回值;三元条件表达式是表达式,具有返回值。所以,在需要返回值的场合,只能使用三元条件表达式,而不能使用if..else

console.log(true ? 'T' : 'F');

上面代码中,console.log方法的参数必须是一个表达式,这时就只能使用三元条件表达式。如果要用if...else语句,就必须改变整个代码写法了。

位运算符

概述

位运算符用于直接对二进制位进行计算,一共有7个。

  • 二进制或运算符(or):符号为|,表示若两个二进制位都为0,则结果为0,否则为1
  • 二进制与运算符(and):符号为&,表示若两个二进制位都为1,则结果为1,否则为0。
  • 二进制否运算符(not):符号为~,表示对一个二进制位取反。
  • 异或运算符(xor):符号为^,表示若两个二进制位不相同,则结果为1,否则为0。
  • 左移运算符(left shift):符号为<<,详见下文解释。
  • 右移运算符(right shift):符号为>>,详见下文解释。
  • 带符号位的右移运算符(zero filled right shift):符号为>>>,详见下文解释。

这些位运算符直接处理每一个比特位(bit),所以是非常底层的运算,好处是速度极快,缺点是很不直观,许多场合不能使用它们,否则会使代码难以理解和查错。

有一点需要特别注意,位运算符只对整数起作用,如果一个运算子不是整数,会自动转为整数后再执行。另外,虽然在 JavaScript 内部,数值都是以64位浮点数的形式储存,但是做位运算的时候,是以32位带符号的整数进行运算的,并且返回值也是一个32位带符号的整数。

i = i | 0;

上面这行代码的意思,就是将i(不管是整数或小数)转为32位整数。

利用这个特性,可以写出一个函数,将任意数值转为32位整数。

function toInt32(x) {
  return x | 0;
}

上面这个函数将任意值与0进行一次或运算,这个位运算会自动将一个值转为32位整数。下面是这个函数的用法。

toInt32(1.001) // 1
toInt32(1.999) // 1
toInt32(1) // 1
toInt32(-1) // -1
toInt32(Math.pow(2, 32) + 1) // 1
toInt32(Math.pow(2, 32) - 1) // -1

上面代码中,toInt32可以将小数转为整数。对于一般的整数,返回值不会有任何变化。对于大于2的32次方的整数,大于32位的数位都会被舍去。

二进制或运算符

二进制或运算符(|)逐位比较两个运算子,两个二进制位之中只要有一个为1,就返回1,否则返回0

0 | 3 // 3

上面代码中,03的二进制形式分别是0011,所以进行二进制或运算会得到11(即3)。

位运算只对整数有效,遇到小数时,会将小数部分舍去,只保留整数部分。所以,将一个小数与0进行二进制或运算,等同于对该数去除小数部分,即取整数位。

2.9 | 0 // 2
-2.9 | 0 // -2

需要注意的是,这种取整方法不适用超过32位整数最大值2147483647的数。

2147483649.4 | 0;
// -2147483647

二进制与运算符

二进制与运算符(&)的规则是逐位比较两个运算子,两个二进制位之中只要有一个位为0,就返回0,否则返回1

0 & 3 // 0

上面代码中,0(二进制00)和3(二进制11)进行二进制与运算会得到00(即0)。

二进制否运算符

二进制否运算符(~)将每个二进制位都变为相反值(0变为11变为0)。它的返回结果有时比较难理解,因为涉及到计算机内部的数值表示机制。

~ 3 // -4

上面表达式对3进行二进制否运算,得到-4。之所以会有这样的结果,是因为位运算时,JavaScirpt 内部将所有的运算子都转为32位的二进制整数再进行运算。

3的32位整数形式是00000000000000000000000000000011,二进制否运算以后得到11111111111111111111111111111100。由于第一位(符号位)是1,所以这个数是一个负数。JavaScript 内部采用补码形式表示负数,即需要将这个数减去1,再取一次反,然后加上负号,才能得到这个负数对应的10进制值。这个数减去1等于11111111111111111111111111111011,再取一次反得到00000000000000000000000000000100,再加上负号就是-4。考虑到这样的过程比较麻烦,可以简单记忆成,一个数与自身的取反值相加,等于-1。

~ -3 // 2

上面表达式可以这样算,-3的取反值等于-1减去-3,结果为2

对一个整数连续两次二进制否运算,得到它自身。

~~3 // 3

所有的位运算都只对整数有效。二进制否运算遇到小数时,也会将小数部分舍去,只保留整数部分。所以,对一个小数连续进行两次二进制否运算,能达到取整效果。

~~2.9 // 2
~~47.11 // 47
~~1.9999 // 1
~~3 // 3

使用二进制否运算取整,是所有取整方法中最快的一种。

对字符串进行二进制否运算,JavaScript 引擎会先调用Number函数,将字符串转为数值。

// 相当于~Number('011')
~'011'  // -12

// 相当于~Number('42 cats')
~'42 cats' // -1

// 相当于~Number('0xcafebabe')
~'0xcafebabe' // 889275713

// 相当于~Number('deadbeef')
~'deadbeef' // -1

Number函数将字符串转为数值的规则,参见《数据的类型转换》一章。

对于其他类型的值,二进制否运算也是先用Number转为数值,然后再进行处理。

// 相当于 ~Number([])
~[] // -1

// 相当于 ~Number(NaN)
~NaN // -1

// 相当于 ~Number(null)
~null // -1

异或运算

异或运算(^)在两个二进制位不同时返回1,相同时返回0

0 ^ 3 // 3

上面表达式中,0(二进制00)与3(二进制11)进行异或运算,它们每一个二进制位都不同,所以得到11(即3)。

“异或运算”有一个特殊运用,连续对两个数ab进行三次异或运算,a^=b; b^=a; a^=b;,可以互换它们的值。这意味着,使用“异或运算”可以在不引入临时变量的前提下,互换两个变量的值。

var a = 10;
var b = 99;

a ^= b, b ^= a, a ^= b;

a // 99
b // 10

这是互换两个变量的值的最快方法。

异或运算也可以用来取整。

12.9 ^ 0 // 12

左移运算符

左移运算符(<<)表示将一个数的二进制值向左移动指定的位数,尾部补0,即乘以2的指定次方(最高位即符号位不参与移动)。

// 4 的二进制形式为100,
// 左移一位为1000(即十进制的8)
// 相当于乘以2的1次方
4 << 1
// 8

-4 << 1
// -8

上面代码中,-4左移一位得到-8,是因为-4的二进制形式是11111111111111111111111111111100,左移一位后得到11111111111111111111111111111000,该数转为十进制(减去1后取反,再加上负号)即为-8

如果左移0位,就相当于将该数值转为32位整数,等同于取整,对于正数和负数都有效。

13.5 << 0
// 13

-13.5 << 0
// -13

左移运算符用于二进制数值非常方便。

var color = {r: 186, g: 218, b: 85};

// RGB to HEX
// (1 << 24)的作用为保证结果是6位数
var rgb2hex = function(r, g, b) {
  return '#' + ((1 << 24) + (r << 16) + (g << 8) + b)
    .toString(16) // 先转成十六进制,然后返回字符串
    .substr(1);   // 去除字符串的最高位,返回后面六个字符串
}

rgb2hex(color.r, color.g, color.b)
// "#bada55"

上面代码使用左移运算符,将颜色的 RGB 值转为 HEX 值。

右移运算符

右移运算符(>>)表示将一个数的二进制值向右移动指定的位数,头部补0,即除以2的指定次方(最高位即符号位不参与移动)。

4 >> 1
// 2
/*
// 因为4的二进制形式为 00000000000000000000000000000100,
// 右移一位得到 00000000000000000000000000000010,
// 即为十进制的2
*/

-4 >> 1
// -2
/*
// 因为-4的二进制形式为 11111111111111111111111111111100,
// 右移一位,头部补1,得到 11111111111111111111111111111110,
// 即为十进制的-2
*/

右移运算可以模拟 2 的整除运算。

5 >> 1
// 2
// 相当于 5 / 2 = 2

21 >> 2
// 5
// 相当于 21 / 4 = 5

21 >> 3
// 2
// 相当于 21 / 8 = 2

21 >> 4
// 1
// 相当于 21 / 16 = 1

带符号位的右移运算符

带符号位的右移运算符(>>>)表示将一个数的二进制形式向右移动,包括符号位也参与移动,头部补0。所以,该运算总是得到正值。对于正数,该运算的结果与右移运算符(>>)完全一致,区别主要在于负数。

4 >>> 1
// 2

-4 >>> 1
// 2147483646
/*
// 因为-4的二进制形式为11111111111111111111111111111100,
// 带符号位的右移一位,得到01111111111111111111111111111110,
// 即为十进制的2147483646。
*/

这个运算实际上将一个值转为32位无符号整数。

查看一个负整数在计算机内部的储存形式,最快的方法就是使用这个运算符。

-1 >>> 0 // 4294967295

上面代码表示,-1作为32位整数时,内部的储存形式使用无符号整数格式解读,值为 4294967295(即(2^32)-1,等于11111111111111111111111111111111)。

开关作用

位运算符可以用作设置对象属性的开关。

假定某个对象有四个开关,每个开关都是一个变量。那么,可以设置一个四位的二进制数,它的每个位对应一个开关。

var FLAG_A = 1; // 0001
var FLAG_B = 2; // 0010
var FLAG_C = 4; // 0100
var FLAG_D = 8; // 1000

上面代码设置 A、B、C、D 四个开关,每个开关分别占有一个二进制位。

然后,就可以用二进制与运算检验,当前设置是否打开了指定开关。

var flags = 5; // 二进制的0101

if (flags & FLAG_C) {
  // ...
}
// 0101 & 0100 => 0100 => true

上面代码检验是否打开了开关C。如果打开,会返回true,否则返回false

现在假设需要打开ABD三个开关,我们可以构造一个掩码变量。

var mask = FLAG_A | FLAG_B | FLAG_D;
// 0001 | 0010 | 1000 => 1011

上面代码对ABD三个变量进行二进制或运算,得到掩码值为二进制的1011

有了掩码,二进制或运算可以确保打开指定的开关。

flags = flags | mask;

二进制与运算可以将当前设置中凡是与开关设置不一样的项,全部关闭。

flags = flags & mask;

异或运算可以切换(toggle)当前设置,即第一次执行可以得到当前设置的相反值,再执行一次又得到原来的值。

flags = flags ^ mask;

二进制否运算可以翻转当前设置,即原设置为0,运算后变为1;原设置为1,运算后变为0

flags = ~flags;

其他运算符

void 运算符

void运算符的作用是执行一个表达式,然后不返回任何值,或者说返回undefined

void 0 // undefined
void(0) // undefined

上面是void运算符的两种写法,都正确。建议采用后一种形式,即总是使用圆括号。因为void运算符的优先性很高,如果不使用括号,容易造成错误的结果。比如,void 4 + 7实际上等同于(void 4) + 7

下面是void运算符的一个例子。

var x = 3;
void (x = 5) //undefined
x // 5

这个运算符的主要用途是浏览器的书签工具(bookmarklet),以及在超级链接中插入代码防止网页跳转。

请看下面的代码。

<script>
function f() {
  console.log('Hello World');
}
</script>
<a href="http://example.com" onclick="f(); return false;">点击</a>

上面代码中,点击链接后,会先执行onclick的代码,由于onclick返回false,所以浏览器不会跳转到 example.com。

void运算符可以取代上面的写法。

<a href="javascript: void(f())">文字</a>

下面是一个更实际的例子,用户点击链接提交表单,但是不产生页面跳转。

<a href="javascript: void(document.form.submit())">
  提交
</a>

逗号运算符

逗号运算符用于对两个表达式求值,并返回后一个表达式的值。

'a', 'b' // "b"

var x = 0;
var y = (x++, 10);
x // 1
y // 10

上面代码中,逗号运算符返回后一个表达式的值。

运算顺序

优先级

JavaScript 各种运算符的优先级别(Operator Precedence)是不一样的。优先级高的运算符先执行,优先级低的运算符后执行。

4 + 5 * 6 // 34

上面的代码中,乘法运算符(*)的优先性高于加法运算符(+),所以先执行乘法,再执行加法,相当于下面这样。

4 + (5 * 6) // 34

如果多个运算符混写在一起,常常会导致令人困惑的代码。

var x = 1;
var arr = [];

var y = arr.length <= 0 || arr[0] === undefined ? x : arr[0];

上面代码中,变量y的值就很难看出来,因为这个表达式涉及5个运算符,到底谁的优先级最高,实在不容易记住。

根据语言规格,这五个运算符的优先级从高到低依次为:小于等于(<=)、严格相等(===)、或(||)、三元(?:)、等号(=)。因此上面的表达式,实际的运算顺序如下。

var y = ((arr.length <= 0) || (arr[0] === undefined)) ? x : arr[0];

记住所有运算符的优先级,是非常难的,也是没有必要的。

圆括号的作用

圆括号(())可以用来提高运算的优先级,因为它的优先级是最高的,即圆括号中的表达式会第一个运算。

(4 + 5) * 6 // 54

上面代码中,由于使用了圆括号,加法会先于乘法执行。

运算符的优先级别十分繁杂,且都是硬性规定,因此建议总是使用圆括号,保证运算顺序清晰可读,这对代码的维护和除错至关重要。

顺便说一下,圆括号不是运算符,而是一种语法结构。它一共有两种用法:一种是把表达式放在圆括号之中,提升运算的优先级;另一种是跟在函数的后面,作用是调用函数。

注意,因为圆括号不是运算符,所以不具有求值作用,只改变运算的优先级。

var x = 1;
(x) = 2;

上面代码的第二行,如果圆括号具有求值作用,那么就会变成1 = 2,这是会报错了。但是,上面的代码可以运行,这验证了圆括号只改变优先级,不会求值。

这也意味着,如果整个表达式都放在圆括号之中,那么不会有任何效果。

(exprssion)
// 等同于
expression

函数放在圆括号中,会返回函数本身。如果圆括号紧跟在函数的后面,就表示调用函数。

function f() {
  return 1;
}

(f) // function f(){return 1;}
f() // 1

上面代码中,函数放在圆括号之中会返回函数本身,圆括号跟在函数后面则是调用函数。

圆括号之中,只能放置表达式,如果将语句放在圆括号之中,就会报错。

(var a = 1)
// SyntaxError: Unexpected token var

左结合与右结合

对于优先级别相同的运算符,大多数情况,计算顺序总是从左到右,这叫做运算符的“左结合”(left-to-right associativity),即从左边开始计算。

x + y + z

上面代码先计算最左边的xy的和,然后再计算与z的和。

但是少数运算符的计算顺序是从右到左,即从右边开始计算,这叫做运算符的“右结合”(right-to-left associativity)。其中,最主要的是赋值运算符(=)和三元条件运算符(?:)。

w = x = y = z;
q = a ? b : c ? d : e ? f : g;

上面代码的运算结果,相当于下面的样子。

w = (x = (y = z));
q = a ? b : (c ? d : (e ? f : g));

上面的两行代码,各有三个等号运算符和三个三元运算符,都是先计算最右边的那个运算符。

参考链接

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