參考資料

《【轉(zhuǎn)+補(bǔ)充】深入研究js中的位運(yùn)算及用法》
《【JS時(shí)間戳】獲取時(shí)間戳的最快方式探究》

由來(lái)

日常開發(fā)中一直沒遇到過位運(yùn)算導(dǎo)致精度丟失的問題坤检，直到這天，搞10位時(shí)間戳取整的時(shí)候期吓，終于被我撞上了早歇。具體是個(gè)什么場(chǎng)景呢，我們來(lái)還原下案發(fā)現(xiàn)場(chǎng)：

• 首先我們獲取一下10位的時(shí)間戳

const {
    performance
} = require('perf_hooks')
// 通過performance獲取當(dāng)前時(shí)間
const t = performance.timeOrigin + performance.now()
console.log(t)
console.log(t / 1000)
console.log(t / 1000 << 0)

可以看到輸出的結(jié)果為：

1597113682985.075
1597113682.958075
1597113682

得到的t是一個(gè)精確到微秒的時(shí)間戳讨勤。但是請(qǐng)求接口的時(shí)候需要的是一個(gè)10位（精確到秒）的時(shí)間戳箭跳，所以這里需要將它轉(zhuǎn)換為10位，自然就是?1000即可潭千，然后通過位運(yùn)算來(lái)實(shí)現(xiàn)類似Math.trunc的取證效果谱姓，得到了我們要的10位時(shí)間戳。至此完美解決刨晴！那問題又是如何發(fā)生的呢屉来？

• 然后獲取一下13位時(shí)間戳

按照上面的運(yùn)算規(guī)律，如果我們要獲取13位時(shí)間戳狈癞，是不是直接對(duì)t>>0就可以了呢茄靠？我們來(lái)看一下：

const {
    performance
} = require('perf_hooks')
// 通過performance獲取當(dāng)前時(shí)間
const t = performance.timeOrigin + performance.now()
console.log(t>>0)

輸出結(jié)果如下：

-614151127

WTF!!!看到了咩！５啊慨绳！居然輸出了一個(gè)負(fù)數(shù)！Ｕ媸脐雪！我們想要的結(jié)果應(yīng)該是1597113682985才對(duì)啊恢共！為什么會(huì)出現(xiàn)了負(fù)數(shù)呢Ｕ角铩！旁振！

由此，怪物出現(xiàn)啦涨岁！我們今天就來(lái)解讀（xiang fu)一下它拐袜！

原因分析+知識(shí)惡補(bǔ)

想到這里，我們一定就會(huì)怪是位運(yùn)算的鍋梢薪！那這個(gè)鍋該怎么讓位運(yùn)算背起來(lái)呢蹬铺！我們來(lái)研究一下！

首先我們知道秉撇，JS中沒有真正的整型甜攀，數(shù)據(jù)都是以double(64bit)的標(biāo)準(zhǔn)格式存儲(chǔ)的秋泄，這里就不再贅述了，要想搞透其中的原理规阀，請(qǐng)打開【傳送門】

• 什么是位運(yùn)算恒序？

位運(yùn)算是在數(shù)字底層（即表示數(shù)字的 32 個(gè)數(shù)位）進(jìn)行運(yùn)算的。由于位運(yùn)算是低級(jí)的運(yùn)算操作谁撼，所以速度往往也是最快的（相對(duì)其它運(yùn)算如加減乘除來(lái)說）歧胁，并且借助位運(yùn)算有時(shí)我們還能實(shí)現(xiàn)更簡(jiǎn)單的程序邏輯,缺點(diǎn)是很不直觀，許多場(chǎng)合不能夠使用厉碟。

位運(yùn)算只對(duì)整數(shù)起作用喊巍，如果一個(gè)運(yùn)算子不是整數(shù)，會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)為整數(shù)后再運(yùn)行箍鼓。雖然在 JavaScript 內(nèi)部崭参，數(shù)值都是以64位浮點(diǎn)數(shù)的形式儲(chǔ)存，但是做位運(yùn)算的時(shí)候款咖，是以32位帶符號(hào)的整數(shù)進(jìn)行運(yùn)算的何暮，并且返回值也是一個(gè)32位帶符號(hào)的整數(shù)。而32位整型的取值范圍是：-2147483648 到 2147483647之剧，最大值轉(zhuǎn)換為時(shí)間后是：2038-01-19 11:14:07郭卫，所以我們?cè)谶@里做個(gè)預(yù)測(cè)，2038年1月19號(hào)11:14:07后背稼，如果地球還在贰军，可能會(huì)有一批程序出現(xiàn)BUG。顯然10位時(shí)間戳目前還在這個(gè)范圍內(nèi)蟹肘，而超過10位后就已經(jīng)超出了界限词疼，這也就是為什么會(huì)因?yàn)槲贿\(yùn)算導(dǎo)致精度丟失的原因所在了。

• 關(guān)于二進(jìn)制

• ECMAScript中的所有數(shù)值都以IEEE-754 64位格式存儲(chǔ)帘腹，但位操作符并不直接操作64位的值贰盗，而是以32位帶符號(hào)的整數(shù)進(jìn)行運(yùn)算的，并且返回值也是一個(gè)32位帶符號(hào)的整數(shù)
• 這種位數(shù)轉(zhuǎn)換使得在對(duì)特殊的NaN和Infinity值應(yīng)用位操作時(shí)阳欲，這兩個(gè)值都會(huì)被當(dāng)成0來(lái)處理
• 如果對(duì)非數(shù)值應(yīng)用位操作符舵盈，會(huì)先使用Number()將該值轉(zhuǎn)換成數(shù)值再應(yīng)用位操作，得到的結(jié)果是一個(gè)數(shù)值

//'|'表示按位或球化，一個(gè)整數(shù)與0按位或運(yùn)算可以得到它本身秽晚，一個(gè)小數(shù)與0按位或運(yùn)算可以得到取整效果
console.log( 1.3 | 0);//1
console.log( 1.8 | 0);//1
console.log( Infinity | 0);//0
console.log( -Infinity | 0);//0
console.log( NaN | 0);//0
console.log('12px' | 0);//0
console.log('12' | 0);//12

以下來(lái)源于w3shool:
ECMAScript 整數(shù)有兩種類型，即有符號(hào)整數(shù)（允許用正數(shù)和負(fù)數(shù)）和無(wú)符號(hào)整數(shù)（只允許用正數(shù)）筒愚。在 ECMAScript 中赴蝇，所有整數(shù)字面量默認(rèn)都是有符號(hào)整數(shù)，這意味著什么呢巢掺？

有符號(hào)整數(shù)使用 31 位表示整數(shù)的數(shù)值句伶，用第 32 位表示整數(shù)的符號(hào)劲蜻，0 表示正數(shù)，1 表示負(fù)數(shù)考余。數(shù)值范圍從 -2147483648 到 2147483647先嬉。

可以以兩種不同的方式存儲(chǔ)二進(jìn)制形式的有符號(hào)整數(shù)，一種用于存儲(chǔ)正數(shù)秃殉，一種用于存儲(chǔ)負(fù)數(shù)坝初。正數(shù)是以真二進(jìn)制形式存儲(chǔ)的，前 31 位中的每一位都表示 2 的冪钾军，從第 1 位（位 0）開始鳄袍，表示 20，第 2 位（位 1）表示 21吏恭。沒用到的位用 0 填充拗小，即忽略不計(jì)。例如樱哼，下圖展示的是數(shù) 18 的表示法哀九。

那在js中二進(jìn)制和十進(jìn)制如何轉(zhuǎn)換呢？如下

console.log((18).toString(2));//"10010"
console.log(0b00000000000000000000000000010010);//18

// 十進(jìn)制 => 二進(jìn)制
let num = 10;
console.log(num.toString(2));
// 二進(jìn)制 => 十進(jìn)制
let num1 = 1001;
console.log(parseInt(num1, 2)); 

負(fù)數(shù)同樣以二進(jìn)制存儲(chǔ)搅幅，但使用的格式是二進(jìn)制補(bǔ)碼阅束。計(jì)算一個(gè)數(shù)值的二進(jìn)制補(bǔ)碼，需要經(jīng)過下列3個(gè)步驟：

1. 求這個(gè)數(shù)值絕對(duì)值的二進(jìn)制碼
2. 求二進(jìn)制反碼茄唐，即將0替換成1息裸，將1替換成0
3. 得到的二進(jìn)制反碼加1

例如，要確定-18的二進(jìn)制表示沪编，首先必須得到18的二進(jìn)制表示呼盆，如下所示：
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0010

接下來(lái)，計(jì)算二進(jìn)制反碼蚁廓，如下所示：
1111 1111 1111 1111 1111 1111 1110 1101

最后访圃，在二進(jìn)制反碼上加 1，如下所示：
1111 1111 1111 1111 1111 1111 1110 1101 +
0000000000000000000000000000 0001 =
1111 1111 1111 1111 1111 1111 1110 1110

因此相嵌，-18 的二進(jìn)制就是 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1110 1110
而其相反數(shù)18的二進(jìn)制為0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0010

ECMAScript會(huì)盡力向我們隱藏所有這些信息腿时，在以二進(jìn)制字符串形式輸出一個(gè)負(fù)數(shù)時(shí)，我們看到的只是這個(gè)負(fù)數(shù)絕對(duì)值的二進(jìn)制碼前面加上了一個(gè)負(fù)號(hào)

var num = -18;
console.log(num.toString(2));//'-10010'

• 浮點(diǎn)數(shù)的二進(jìn)制

JavaScript 只有一種數(shù)字類型 ( Number )

JavaScript采用 IEEE 754 標(biāo)準(zhǔn)雙精度浮點(diǎn)（double64）饭宾，64位中有1位符號(hào)位批糟，11位存儲(chǔ)指數(shù)，52位存儲(chǔ)浮點(diǎn)數(shù)的有效數(shù)字
有時(shí)候小數(shù)在二進(jìn)制中表示是無(wú)限的捏雌，所以從53位開始就會(huì)舍入（舍入規(guī)則是0舍1入）跃赚，這樣就造成了“浮點(diǎn)精度問題”（由于舍入規(guī)則有時(shí)大點(diǎn)笆搓，有時(shí)小點(diǎn)）

IEEE標(biāo)準(zhǔn)中float的存儲(chǔ)規(guī)則

IEEE標(biāo)準(zhǔn)中double的存儲(chǔ)規(guī)則

更多詳細(xì)介紹性湿，請(qǐng)參看傳送門

我們將1596596596.3742654.toString(2)轉(zhuǎn)為二進(jìn)制字符串表示如下：
1011111001010100010000101110100.0101111111001111110111
但實(shí)際在內(nèi)存中的存儲(chǔ)如下：

1. 首先將整數(shù)部分1596596596轉(zhuǎn)為二進(jìn)制：1011111001010100010000101110100
2. 將小數(shù)部分轉(zhuǎn)為二進(jìn)制：0.010111111100111111011011011101010000011000111100010111
3. 所以其二進(jìn)制拼接后為：1011111001010100010000101110100.010111111100111111011011011101010000011000111100010111纬傲，但顯然位數(shù)超出了64位的限制，而且小數(shù)點(diǎn)也不可能存儲(chǔ)的為小數(shù)點(diǎn)（只有0和1胺羝怠）
4. 所以將小數(shù)點(diǎn)左移30位后轉(zhuǎn)為科學(xué)計(jì)數(shù)法：1.011111001010100010000101110100010111111100111111011011011101010000011000111100010111 * 2^30
5. 正數(shù)叹括，符號(hào)位為0，我們?cè)谧罡呶环?hào)位中填0
6. 指數(shù)部分宵荒，通過左移得到的汁雷，指數(shù)為正，因此62位填1报咳，然后將指數(shù)30-1=29侠讯，二進(jìn)制為101001，在左邊添0暑刃，所以61~52位湊夠了10位厢漩，因此指數(shù)部分為100 0010 1001
7. 至于尾數(shù)部分，直接將科學(xué)計(jì)數(shù)法后小數(shù)點(diǎn)后面的數(shù)扔進(jìn)去即可（因?yàn)槌?2位長(zhǎng)度岩臣，所以更多的位數(shù)會(huì)舍去溜嗜，最后一位會(huì)0舍1入），所以尾數(shù)部分為：0111110010101000100001011101000101111111001111110111
8. 至此架谎，這個(gè)浮點(diǎn)數(shù)的二進(jìn)制就存儲(chǔ)為：0100 0010 1001 0111 1100 1010 1000 1000 0101 1101 0001 0111 1111 0011 1111 0111炸宵，轉(zhuǎn)為16進(jìn)制為：0x4297CA885D17F3F7

• JS中的精度丟失

說到這里就不得不簡(jiǎn)單提一下數(shù)字精度丟失的問題。上面也知道谷扣，JS中所有的數(shù)字都是用double方式進(jìn)行存儲(chǔ)的土全，所以必然會(huì)存在精度丟失問題。

以下轉(zhuǎn)自文章：JavaScript數(shù)字精度丟失問題總結(jié)

此時(shí)只能模仿十進(jìn)制進(jìn)行四舍五入了抑钟，但是二進(jìn)制只有 0 和 1 兩個(gè)涯曲，于是變?yōu)?0 舍 1 入。這即是計(jì)算機(jī)中部分浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算時(shí)出現(xiàn)誤差在塔，丟失精度的根本原因幻件。

大整數(shù)的精度丟失和浮點(diǎn)數(shù)本質(zhì)上是一樣的，尾數(shù)位最大是 52 位蛔溃，因此 JS 中能精準(zhǔn)表示的最大整數(shù)是 Math.pow(2, 53)绰沥，十進(jìn)制即 9007199254740992

大于9007199254740992的可能會(huì)丟失精度：
9007199254740992 >> 10000000000000...000 ``// 共計(jì) 53 個(gè) 0
9007199254740992 + 1 >> 10000000000000...001 ``// 中間 52 個(gè) 0
9007199254740992 + 2 >> 10000000000000...010 ``// 中間 51 個(gè) 0

實(shí)際上
9007199254740992 + 1 ``// 丟失
9007199254740992 + 2 ``// 未丟失
9007199254740992 + 3 ``// 丟失
9007199254740992 + 4 ``// 未丟失

以上，可以知道看似有窮的數(shù)字, 在計(jì)算機(jī)的二進(jìn)制表示里卻是無(wú)窮的贺待，由于存儲(chǔ)位數(shù)限制因此存在“舍去”徽曲，精度丟失就發(fā)生了。

想了解更深入的分析可以看這篇論文（你品麸塞！你細(xì)品Ｍ撼肌）：What Every Computer Scientist Should Know About Floating-Point Arithmetic
關(guān)于精度和范圍的內(nèi)容可查看【JS的數(shù)值精度和數(shù)值范圍】

位運(yùn)算導(dǎo)致數(shù)據(jù)異常的過程分析

通過前面的知識(shí)補(bǔ)充，我們已經(jīng)知道：

位運(yùn)算只對(duì)整數(shù)起作用，如果一個(gè)運(yùn)算子不是整數(shù)奥此，會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)為整數(shù)后再運(yùn)行弧哎。雖然在 JavaScript 內(nèi)部，數(shù)值都是以64位浮點(diǎn)數(shù)的形式儲(chǔ)存稚虎，但是做位運(yùn)算的時(shí)候撤嫩，是以32位帶符號(hào)的整數(shù)進(jìn)行運(yùn)算的，并且返回值也是一個(gè)32位帶符號(hào)的整數(shù)蠢终。

ECMAScript 中序攘，所有整數(shù)字面量默認(rèn)都是有符號(hào)整數(shù)，這意味著什么呢寻拂？有符號(hào)整數(shù)使用 31 位表示整數(shù)的數(shù)值程奠，用第 32 位表示整數(shù)的符號(hào)，0 表示正數(shù)祭钉，1 表示負(fù)數(shù)梦染。數(shù)值范圍從-2147483648 到 2147483647。

這也就是為什么對(duì)于整數(shù)部位為10位的時(shí)間戳朴皆，通過位運(yùn)算可以進(jìn)行取整（因?yàn)槟壳皶r(shí)間戳159xxxxxxx<2147483647）帕识，不存在時(shí)間戳超過范圍的問題。但是對(duì)于13位時(shí)間戳遂铡，如1596615447123>2147483647肮疗，此時(shí)再通過位運(yùn)算操作的時(shí)候就會(huì)導(dǎo)致異常，如：

let t = 1596615447015.007
console.log(Math.trunc(t), Math.trunc(t / 1000)) // 1596615447015 1596615447
console.log(t / 1000 | 0) // 1596615447
console.log(t | 0) // -1112387097

這主要是因?yàn)樵谶M(jìn)行位運(yùn)算之前扒接，JS會(huì)先將64bit的浮點(diǎn)數(shù)1596615447015.01轉(zhuǎn)為32bit的有符號(hào)整型后進(jìn)行運(yùn)算的伪货，這個(gè)轉(zhuǎn)換過程如下：

32bit整型存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)

1. 首先1596615447015.333的二進(jìn)制表示為10111001110111101101100100101000111100111.0101010101,其在內(nèi)存中的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)如下：
   1. 正數(shù)，最高位符號(hào)位0
   2. 科學(xué)計(jì)數(shù)法小數(shù)點(diǎn)左移钾怔，指數(shù)位最高位為1
   3. 小數(shù)點(diǎn)左移40位碱呼，則剩余指數(shù)部分為40-1=39的10位二進(jìn)制00 0010 0111
   4. 所以前12位為0100 0010 0111
2. 剩余52位從小數(shù)點(diǎn)后開始取52位（不足52位在最后補(bǔ)0，超過則最后一位0舍1入）為0111001110111101101100100101000111100111010101010100
3. 所以1596615447015.333的二進(jìn)制存儲(chǔ)表示為：0100 0010 0111 0111 0011 1011 1101 1011 0010 0101 0001 1110 0111 0101 0101 0100宗侦，轉(zhuǎn)為16進(jìn)制表示為：0x42773BDB251E7554
4. 開始將其轉(zhuǎn)為32bit的int類型愚臀，首先根據(jù)指數(shù)位100 0010 0111可知，小數(shù)點(diǎn)右移39+1=40位矾利，剩余小數(shù)位數(shù)舍掉姑裂，則52位尾數(shù)部分得到的是73BDB251E7，即二進(jìn)制表示為0111 0011 1011 1101 1011 0010 0101 0001 1110 0111
5. 截取上面二進(jìn)制的后32位得到：1011 1101 1011 0010 0101 0001 1110 0111男旗，系統(tǒng)會(huì)將這32位數(shù)當(dāng)作轉(zhuǎn)換后的int類型舶斧，由于最高位為1，即這是一個(gè)負(fù)數(shù)
6. 對(duì)于系統(tǒng)來(lái)說察皇，如果是負(fù)數(shù)茴厉，則用這個(gè)負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼表示，即這個(gè)負(fù)數(shù)絕對(duì)值的二進(jìn)制按位取反，然后最后一位執(zhí)行不進(jìn)位+1的來(lái)的矾缓，所以對(duì)于上面這個(gè)二進(jìn)制师痕，將其轉(zhuǎn)為10進(jìn)制的過程如下：
   1. 最高位符號(hào)位為1，表示負(fù)數(shù)
   2. 既然是負(fù)數(shù)而账，最后一位不退位-1，得到：011 1101 1011 0010 0101 0001 1110 0110
   3. 取補(bǔ)碼：100 0010 0100 1101 1010 1110 0001 1001
   4. 表示為十進(jìn)制：-1112387097
7. 至此因篇，就可以解釋為什么1596615447015.333 | 0 = -1112387097了泞辐。

為了驗(yàn)證上述過程，我們?cè)倥e一個(gè)例子：1590015447015.123 >> 0 = 877547495

1. 1590015447015.123的二進(jìn)制表示為：10111001000110100010011100100111111100111.000111111
2. 舍去其小數(shù)部分后竞滓，從后往前取32位為：00110100010011100100111111100111
3. 最高位為0咐吼，正數(shù)，直接轉(zhuǎn)為10進(jìn)制為：877547495

將將將將商佑！沒錯(cuò)的吧锯茄！所以JS的這個(gè)坑還真是。茶没。肌幽。 讓人Orz