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“===” 也有不靠谱的时候

自古js多奇葩,语言层面上有许多坑,入坑多了也就习惯了。那就再多一个坑吧。

javascript在判断两个值是否相等时,有两种方式 == 和 ===。这两者的区别我就不多说了,随便一本 js 书上都有,总之一般情形下我们有这样的结论:== 省事,但结果混乱,很多情形下近乎伪科学,不建议使用,很多人更是视其为洪水猛兽,避之不及(它的坑太多,我写不完,不写了);=== 很严谨,在绝大多数情形下,应该使用。这个结论我是很认同的,并且尽量这么做。但是,javascript 作为一门任性的语言,不打打脸怎么好玩呢。那么一起来愉快地玩坏 ===

要玩坏 ===,只需要用到0。没错,就是数字0。在 javascript 中,数字都是以浮点数的形式参与运算,其编码规则遵循 IEEE_754 标准(0.2+0.10.2+0.1不等于0.3这个问题怪它!)。重点也不是这个标准,重点是按照这个标准,数字编码会有一位符号位表示正负,所以对于任何数字,非正即负。那么问题来了,0呢?答案是0也是有正负的。通常我们看到的,它义的0都是+0,但在 javascript 中-0也是存在的。而在实际运算中,某些场景下,计算结果会产生+0和-0的差异;同样+0和-0参与计算时,可能会导致不同的结果。但在直观感受上,很明显+0和-0应该是相等的才对,于是 javascript 在语言层面上想消除这种差异,所以:

QQ20150508115353

看起来很合理,虽然有点奇怪。但是再看这样的运算:

QQ20150508115038

这不科学,明明判定为完全相同的值,进行相同的运算后,结果会不相等。对于开发者而言,我们并不能在任何场景下信任 ===,它也有不靠谱的时候。

应对这种“不科学”的情形也很简单:

function isEqual(a, b){
    if (a !== b) return false;
    return a !== 0 || 1 / a === 1 / b;
}

2015年5月14日补充:

强调一下本文的重点吧,我从来没想质疑正负 Infinity 不相等的问题,我想分享的要点是:在 js 中,+0 === -0,但它们并不是完全相等的。


2015年5月26日补充:

头一回回复评论比正文还长……集中整理一下吧。

关于 IEEE_754 标准

这是一个使用二进制表示浮点数的方案,应用很广泛。它规定了一位符号位表示正负,0也不例外,这是负0产生的原因。这是带符号位的浮点数表示方案的通病,当然,不带符号位的方案就可以避免这个问题。不过这个问题并不严重,通常程序语言并不希望开发者知道负0的存在,直接在语言层面上规定正0和负0相等,这才是 +0 === -0 的本质原因。

我说负0的问题并不严重,是因为其使用场景少,出 bug 机率低。说到不严重,肯定有严重的问题,那就是浮点数精度的问题,数值是精确的、连续的;而数值编码是离散的,很多时候不准确的。毕竟32位也好、64位也好,能表现的浮点数是有限的。从0.1、0.2到0.9,真正能精确表达的只有0.5,其他的数字都是近似值。你可以自己尝试一下,不管 js、java 还是 c++,浮点数运算从来不可靠,比如 0.2+0.10.2+0.1 并不等于0.3。如果你有过 c++ 或者 java 编程经验,很可能接触过一些奇葩的代码来处理浮点数比较,比如定义一个精度 0.002f(假设),如果 abs(floatA - floatB) < 0.002f,则认为两者相等。很反人类,但没办法。编程语言有错吗?没有,但现实就是要妥协。

关于负0

负0在数学上并没有意义,0是无符号的。但如果一个数值趋向于0,那么它是有符号的,可以为负。但对于这种情况,IEEE_754 标准并没有定义。所以实际开发场景中,如果一个数值趋向于0,那么它就是0,此时,负0就有意义了,它可能代表的是趋向于0的负数。本质上这还是 IEEE_754 精度,或者表达范围的问题。但当负0有了具体意义的时候,再说 +0 === -0,我觉得有待商榷的。

负0常见吗

首先我要说负0不常见,但绝不是大家想的通常不可能出现。其实一些常见的、简单的场景下就有可能出现-0。比如 Math.ceil(-0.1)Math.round(-0.1);还有不常见的 Math.atan2(-1, Infinity) 等。由正负0而产生不同计算结果的操作相对会更多一点,比如文章中的举例的倒数运算。

参考资料:

javascript 与 === 运算

通常情况下,=== 在 js 中,表示判断类型和值是否都完全相等。都说通常了,肯定有反例。很多熟悉js的人都知道这样一个知识点,NaN !== NaN。所以我们常常可以看到这样的代码:

function isNaN (num){
    return num !== num;
}

这就是编程语言为了满足直观的理解而操纵运算符的结果。+0和-0同样是这样,它们的编码并不同,但却判定它们相等。

对于以上两个点,EmacScript 6中加入了 Object.is 方法来处理:

Object.defineProperty(Object, 'is', {
    value: function(x, y) {
        if (x === y) {
        // 0 === -0, but they are not identical
        return x !== 0 || 1 / x === 1 / y;
        }

        // NaN !== NaN, but they are identical.
        // NaNs are the only non-reflexive value, i.e., if x !== x,
        // then x is a NaN.
        // isNaN is broken: it converts its argument to number, so
        // isNaN("foo") => true
        return x !== x && y !== y;
    },
    configurable: true,
    enumerable: false,
    writable: true
});

参考资料:

对于负0的问题,EmacScript 5 中同样加入了 isNegative0 来处理-0。

参考资料:

不仅如此,一些工具类库中也加入了类似的处理,如 underscore 的 isEqual 方法。

So...

对于绝大部分开发场景而言,-0根本没有存在感;但我把这个点分享出来,让更多的人知道有-0这个东西,让更多的人知道可能存在看似相同的输入,经过相同的计算,产生完全不同结果的可能,避免他们遭遇奇怪的bug。

发布于2015年5月8日

有趣的灵魂终会相遇
@周骅