Битовое отрицание в JS

Question

[Константин Китманов]

Последнее время на собеседованиях попадаются задачки такого вида:
~~3.14 // 3
или
~0 // -1
и у первой, и у второй ответ довольно неожиданный.
Вопрос, почему? Из того, что я знаю о представлении чисел с плавающей точкой в памяти компьютера… второе еще можно как-то понять, но первое?

Answer 1

[Weageoo]

Всё просто: побитовые операторы в js работают только со знаковыми (signed) целыми (integer) длиной в 32 бита (оператор >>> работает с unsigned). Иными словами, побитовые операторы интерпретируют операнды как последовательность из 32 битов.

Т.о., при выполнении ~3 число 3 представляется в виде 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011, результат, понятное дело 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1100 — это -4. Если крайний левый (знаковый) бит равен 0 — число положительное, если равен 1 — число отрицательное. Максимальное знаковое целое, которое уместится в 32 бита — это 0111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111, или 2147483647 (по основанию 10). Минимальное 32-bit signed integer — это 1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000, или -2147483648.

2147483647   0111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111
100          0000 0000 0000 0000 0000 0000 0110 0100
5            0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101
4            0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0100
3            0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011
2            0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0010
1            0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001
0            0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000
-1           1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111
-2           1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1110
-3           1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1101
-4           1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1100
-5           1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1011
-100         1111 1111 1111 1111 1111 1111 1001 1011
-2147483648  1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000

~~3.14 // 3

Шаг 1: число приводится к целому и представляется в виде последовательности 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011.
Шаг 2: производится сама побитовая замена 0->1 и 1->0. Получаем 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1100, или -4 (по осн. 10).
Шаг 3: производится ~(-4), то бишь получим в итоге 3.

Ну, с нулем всё понятно думаю.

Comments

[Константин Китманов]

интерпретируют операнды как последовательность из 32 битов

а, так вот где собака зарыта. Спасибо!

Answer 2

[Сергей Береснев]

При битовом отрицании число приводится к целому типу.

Comments

[Сергей Береснев]

Standard ECMA-262

The production UnaryExpression: ~ UnaryExpression is evaluat ed as follows:

1. Let expr be the result of evaluating UnaryExpression.
2. Let oldValue be ToInt32(GetValue(expr)).
3. Return the result of applying bitwise complement to oldValue. The result is a signed 32-bit integer.

— На всякий случай про второе отрицание: Дополнительный код (представление числа)

[Сергей Береснев]

Только мне непонятно зачем на собеседованиях спрашивают это.

[deleted-mifki]

А это сейчас модно такие штуки использовать, вдруг у них весь код на этом подобном держится, а новый работник не поймет…

[Константин Китманов]

Ни разу не видел битовые операторы в живом JS. Нет, вру один раз видел: это был код от закоренелого C-шника — битовые маски он использовал…

[Mithgol]

Вон туда подите, поглядите.

[Сергей Береснев]

Mithgol, если используется только для этого, то нет смысла это спрашивать на собеседовании. Это больше на codeStyle похоже.

Answer 3

[RubaXa]

Для простоты понимания, это просто: ~X === (-1 — X)

Answer 4

[sompylasar]

На собеседованиях спрашивают потому, что ~~ — это быстрая альтернатива Math.floor для небольших чисел (которые влезают в int32).

jsperf.com/math-floor-vs-math-round-vs-parseint/74

Для выполнения Math.floor движку потребуется пройтись вверх до глобального пространства имен, чтобы найти там Math (вдруг кто определил переменную с таким именем?), получить свойство floor объекта (вдруг кто перезаписал его?), вызвать его как функцию, в которую передать параметр, затем вернуть значение.

В случае с оператором, который в JavaScript перегрузить нельзя, накладные расходы минимальны.

Единственное ограничение — разрядность. С современными timestamp'ами из Date#getTime, к сожалению, уже не сработает (будет переполнение).

Comments

[Константин Китманов]

Буду иметь ввиду, спасибо.

А timestamp'ы и так являются целыми числами, ЕМНИП:)

[sompylasar]

Да, целыми, но timestamp'ы из Date#getTime являются int64 или даже double (с миллисекундами).

[Константин Китманов]

Double? не видел никогда. Как получить?

[sompylasar]

code.google.com/p/chromiumembedded/issues/detail?id=190#c5

ECMAScript-спецификация не поддерживает int64, поэтому для внутреннего представления в Number для чисел больше int32 используется double.

[Константин Китманов]

Ок, но зачем таймстемп округлять?

[sompylasar]

После дробных операций над ним.

Например, выделение части временного интервала, заданной дробным числом:

var now = new Date().getTime();
var initial = {
  start: now - 1000 * 60 * 60 * 24, //< The day before.
  end: now
};
var initialSize = (initial.end - initial.start);
var zoomCenter = 0.5;
var zoomFactor = 0.3;
var zoomed = {
  start: initial.start - (zoomCenter) * (initialSize * -zoomFactor),
  end: initial.end + (1 - zoomCenter) * (initialSize * -zoomFactor)
};
var zoomedDate = new Date(Math.floor(zoomed.start)); //< (~~zoomed.start) would overflow.

[shummaff]

sompylasar: не совсем альтернатива Math.floor. floor округляет до меньшего, а ~~ отбрасывает десятичную часть. На отрицательных числах их результаты не совпадут