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js為什麼不能正確處理小數運算?
編輯:關於JavaScript     
var sum = 0;
for(var i = 0; i < 10; i++) {
 sum += 0.1;
}

console.log(sum);

上面的程序會輸出1嗎?

你有必要知道的 25 個 JavaScript 面試題 一文中,第 8 個題淺顯的說了下 js 為什麼不能正確處理小數運算的問題。今天重拾舊題,更深層次的剖析下這個問題。

但要先說明的是,不能正確處理小數的運算並不是 JavaScript 語言本身的設計錯誤,其它高級編程語言,如C,Java等,也是不能正確處理小數運算的:

#include <stdio.h>

void main(){
  float sum;
  int i;
  
  sum = 0;
  
  for(i = 0; i < 100; i++) {
    sum += 0.1;
  }
  
  printf('%f\n', sum); //10.000002
}

數在計算機內部的表示

我們都知道,用高級編程語言編寫的程序需要經過解釋、編譯等操作轉變成 CPU(Central Processing Unit) 可以識別的機器語言才能運行,而對 CPU 來說,它不識別數的十進制、八進制和十六進制等,我們在程序中聲明的這些進制數都會被轉成二進制數進行運算。

為什麼不是轉換成三進制數進行運算呢?

計算機內部是由很多的 IC (Integrated Circuit: 集成電路) 這種電子部件構成的,它的長相大概是這樣子:

IC 有很多種形狀,在其兩側或內部並排排列著很多引腳(圖示只畫出了一側)。IC 的所有引腳,只有直流電壓 0V 或 5V 兩個狀態,即一個 IC 引腳只能表示兩個狀態。IC 的這個特性就決定了計算機內部的數據只能用二進制數處理。

由於1 位(一個引腳)只能表示兩個狀態,所以二進制的計算方式就變成了 0、1、10、11、100….這種形式:

所以,在數的運算中,所有操作數都會被轉成二進制數參與運算,如39,會被轉換成二進制 00100111

小數的二進制表示

如前文所說,程序中的數據都會被轉換成二進制數,小數參與運算時,也會被轉成二進制,如十進制的11.1875 會被轉換成1101.0010。

小數點後 4 位用二進制數表示的數值范圍是 0.0000~0.1111,因此,這只能表示 0.5、0.25、0.125、0.0625 這四個十進制數以及小數點後面的位權組合(相加)而成的小數:

從上表可以看出,十進制數 0 的下一位是 0.0625,所以,0~0.0625 之間的小數,就無法用小數點後 4 位數的二進制數表示;如果增加二進制數小數點後面的位數,與其相對應的十進制數的個數也會增加,但無論增加多少位,都無法得到 0.1 這個結果。實際上,0.1 轉換成二進制是 0.00110011001100110011…… 注意 0011 是無限重復的:

console.log(0.2+0.1);

//操作數的二進制表示
0.1 => 0.0001 1001 1001 1001…(無限循環)
0.2 => 0.0011 0011 0011 0011…(無限循環)

js 的 Number 類型並沒有像 C / Java 等分整型、單精度、雙精度等,而是統一表現為雙精度浮點型。按照 IEEE 的規定,單精度浮點數用 32 位表示全體小數,而雙精度浮點數用 64 位表示全體小數,而浮點數由符號、尾數、指數和基數組成,所以並不是所有的位數都用來表示小數,符號、指數等也要占據位數,基數不占據位數:

雙精度浮點數的小數部分最多支持 52 位,所以兩者相加之後得到這麼一串 0.0100110011001100110011001100110011001100…因浮點數小數位的限制而截斷的二進制數字,這時候,再把它轉換為十進制,就成了 0.30000000000000004。

總結

js 不能正確處理小數運算,包括其它高級編程語言一樣,這不是語言本身的設計錯誤,而是計算機內部本身就不能正確處理小數的運算,對小數的運算往往會得到意想不到的結果,因為並不是所有的十進制小數能被二進制表示。

以上就是本文的全部內容,希望對大家的學習有所幫助。

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