資訊專欄INFORMATION COLUMN
摘要：究其原因，引擎使用了常量折疊。常量折疊是一種編譯器的編譯優(yōu)化技術(shù)。也就是說是在編譯時(shí)進(jìn)行計(jì)算常量折疊，而總是在運(yùn)行時(shí)進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)我們使用變量進(jìn)行冪運(yùn)算時(shí)例此時(shí)不存在常量折疊，因此的值在運(yùn)行時(shí)進(jìn)行計(jì)算，會(huì)被編譯成調(diào)用。
在如今的主流 Web 編程語(yǔ)言中，如 PHP 或 Python 等，都包含冪運(yùn)算符（一般來說符號(hào)是 ^ 或者 **）。而最新的 ES7 中也增加了對(duì)冪運(yùn)算的支持，使用符號(hào) **，最新的 Chrome 已經(jīng)提供了對(duì)冪運(yùn)算的支持。
但是在 javascript 中，** 運(yùn)算有時(shí)候并不等于 Math.pow(a,b)，在最新的 Chrome 55 中：
Math.pow(99,99) 的結(jié)果是 3.697296376497263e+197，
但是 99**99 的結(jié)果是 3.697296376497268e+197。
兩者并不相等
3.697296376497263e+197
3.697296376497268e+197
而且 Math.pow(99,99) - 99**99 的結(jié)果也不是 0 而是 -5.311379928167671e+182。
因此我們猜測(cè)，** 操作符只是冪運(yùn)算的另一個(gè)實(shí)現(xiàn)。但是當(dāng)我們寫一個(gè)函數(shù)時(shí)，冪運(yùn)算又表現(xiàn)出詭異的特性：
function diff(x) {
return Math.pow(x,x) - x**x;
}
調(diào)用 diff(99) 返回 0。WTF？?jī)烧哂窒嗟攘耍?/p>
猜猜下面代碼輸出什么？
var x = 99; x**x - 99**99;
這段代碼的運(yùn)行結(jié)果是 -5.311379928167671e+182。
這簡(jiǎn)直是薛定諤的冪。
究其原因，V8 引擎使用了常量折疊（const folding）。常量折疊是一種編譯器的編譯優(yōu)化技術(shù)。
考慮如下代碼：
for (let i = 0; i < 100*100*100; i++){
// 循環(huán)體
}
該循環(huán)的條件 i<100*100*100 是一個(gè)表達(dá)式（expression），如果放到判斷時(shí)再求值那么 100*100*100 的計(jì)算將會(huì)進(jìn)行 1000000 次。如果編譯器在語(yǔ)法分析階段進(jìn)行常量合并，該循環(huán)將會(huì)變?yōu)檫@樣：
for (let i = 0; i < 1000000; i++){
// 循環(huán)體
}
而上文中提到的 99**99 的計(jì)算也使用到了常量折疊。也就是說 99**99 是在編譯時(shí)進(jìn)行計(jì)算（常量折疊），而 Math.pow 總是在運(yùn)行時(shí)進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)我們使用變量進(jìn)行冪運(yùn)算時(shí)（例 a**b）此時(shí)不存在常量折疊，因此 a ** b 的值在運(yùn)行時(shí)進(jìn)行計(jì)算，** 會(huì)被編譯成 Math.pow 調(diào)用。
在源碼 src/parsing/parser.cc 文件中，編譯時(shí)計(jì)算代碼：
case Token::EXP: {
double value = Pow(x_val, y_val);
int int_value = static_cast(value);
*x = factory()->NewNumberLiteral(
int_value == value && value != -0.0 ? int_value : value, pos,
has_dot);
return true;
可以看到使用了 Pow 函數(shù)計(jì)算了冪運(yùn)算的求值結(jié)果。Pow 是一個(gè) inline 的函數(shù)，內(nèi)部做了一些常規(guī)優(yōu)化，對(duì)不能優(yōu)化的情況則使用了 std::pow(x, y) 來計(jì)算最終結(jié)果。
而 Math.pow 的算法為：
// ES6 section 20.2.2.26 Math.pow ( x, y )
TF_BUILTIN(MathPow, CodeStubAssembler) {
Node* x = Parameter(1);
Node* y = Parameter(2);
Node* context = Parameter(5);
Node* x_value = TruncateTaggedToFloat64(context, x);
Node* y_value = TruncateTaggedToFloat64(context, y);
Node* value = Float64Pow(x_value, y_value);
Node* result = ChangeFloat64ToTagged(value);
Return(result);
}
可見兩者使用了不同的算法。但是當(dāng)不做常量折疊的時(shí)候，** 則轉(zhuǎn)換成了 Math.pow 函數(shù)調(diào)用：
Expression* Parser::RewriteExponentiation(
Expression* left,
Expression* right,
int pos) {
ZoneList* args = new (zone()) ZoneList(2, zone());
args->Add(left, zone());
args->Add(right, zone());
return factory()->NewCallRuntime(Context::MATH_POW_INDEX, args, pos);
}
于是就造成了 ** 有時(shí)不等于 Math.pow 的怪異問題。再看看如下代碼：
console.log(99**99); a = 99, b = 99; console.log(a**b); console.log(Math.pow(99, 99));
分別輸出：
3.697296376497268e+197
3.697296376497263e+197
3.697296376497263e+197
其實(shí)
9999=369729637649726772657187905628805440595668764281741102430259972423552570455277523421410650010128232727940978889548326540119429996769494359451621570193644014418071060667659301384999779999159200499899
因此第一個(gè)結(jié)果更接近準(zhǔn)確的值。
上周（2017年1月16日）這個(gè)怪異的行為已經(jīng)作為一個(gè) bug 提交給了 V8 項(xiàng)目，bug 編號(hào) #5848。
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