面试题：JavaScript 关系操作符边界条件下的引擎优化及异常处理

Question

在JavaScript中，当使用关系操作符比较极大或极小数值（例如接近Number.MAX_SAFE_INTEGER或Number.MIN_SAFE_INTEGER）时，现代JavaScript引擎会采取哪些优化策略来提高比较效率？同时，如果在比较过程中出现精度丢失导致结果不符合预期（例如在一些浮点数比较时），应该如何正确处理这种异常情况以确保程序的健壮性？请结合具体的代码示例和引擎原理进行阐述。

Answer 1

1. 现代JavaScript引擎对极大或极小数值比较的优化策略

• 使用特定的数据表示：现代JavaScript引擎（如V8）使用双精度浮点数（64位）来表示Number类型。对于极大或极小数值，引擎会在内部优化存储和操作，例如使用更高效的内存布局和算法来处理这些特殊值。
• 快速路径优化：引擎针对常见的比较操作进行优化。对于极大或极小数值的比较，如果数值在安全整数范围内（Number.MIN_SAFE_INTEGER到Number.MAX_SAFE_INTEGER），引擎可以利用整数比较的快速路径。因为在这个范围内，JavaScript的Number类型本质上可以当作整数处理，这样的比较操作比一般的浮点数比较更快。

2. 精度丢失及处理

• 精度丢失原因：JavaScript的Number类型基于IEEE 754双精度浮点数标准，这意味着在表示某些十进制小数时会出现精度问题。例如：

0.1 + 0.2 === 0.3; // false

这里0.1和0.2在二进制中是无限循环小数，存储时会有精度丢失，导致相加结果不等于0.3。

• 正确处理方式：
  • 设置误差范围（epsilon）：可以定义一个可接受的误差范围，然后比较两个数的差值是否在这个范围内。

function almostEqual(a, b, epsilon = 1e - 12) {
    return Math.abs(a - b) < epsilon;
}

let num1 = 0.1 + 0.2;
let num2 = 0.3;
console.log(almostEqual(num1, num2)); // true

• 转换为整数比较：如果数值在安全整数范围内，可以将浮点数乘以一个合适的倍数转换为整数后再比较。

function compareFloats(a, b) {
    let factor = 10 ** 12; // 根据需要调整倍数
    return Math.round(a * factor) === Math.round(b * factor);
}

let float1 = 0.123456789;
let float2 = 0.123456788;
console.log(compareFloats(float1, float2)); // false

通过以上方法，可以在处理极大或极小数值比较以及浮点数精度问题时，确保程序的健壮性。