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synced 2026-10-26 03:31:12 +08:00
feat: Math.sumPrecise 精确和与 isArray 原型链补全
This commit is contained in:
@@ -1,3 +1,5 @@
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use num_bigint::BigInt;
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use num_traits::{FromPrimitive, One, Signed, ToPrimitive, Zero};
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use oxide_types::value::JsValue;
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use oxide_runtime_api::{NativeResult, VmHost};
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@@ -269,3 +271,221 @@ pub fn math_random<H: VmHost>(vm: &mut H, _args: &[u8]) -> NativeResult {
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vm.step_rng();
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NativeResult::Ok(JsValue::float(vm.math_rng_value()))
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}
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// ── Math.sumPrecise：精确数学和 ──
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/// sumPrecise 累加状态机的五态（规范 20.1.3.21）。
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#[derive(Clone, Copy, PartialEq)]
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enum SumState {
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MinusZero,
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Finite,
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PlusInf,
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MinusInf,
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NotANumber,
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}
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/// 有限 f64 → 精确整数 `x·2^1074`（正常数 `(2^52+mant)·2^(e_f+1022)`、次正规 `mant`），
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/// 供多个项在整数域无损失累加。
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///
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/// # 边界与前提
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/// - 输入保证有限（±∞/NaN 由调用方状态机先行拦截）。
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/// - 位宽上限 2100 位，单次 BigInt 构造代价可忽略。
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fn finite_to_bigint(x: f64) -> BigInt {
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let bits = x.to_bits();
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let sign = (bits >> 63) == 1;
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let exp = (bits >> 52) & 0x7FF;
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let mant = bits & 0xF_FFFF_FFFF_FFFF;
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let mag = if exp == 0 {
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// 次正规：|x| = mant · 2^-1074，整数即尾数本身。
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BigInt::from_u64(mant).expect("u64 必可转 BigInt")
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} else {
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// 正常数：(1.mant) · 2^e_f = (2^52+mant) · 2^(e_f-52)。
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let e_f = exp as i64 - 1023;
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let significand = BigInt::from_u64((1u64 << 52) | mant).expect("u64 必可转 BigInt");
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significand << (e_f + 1022) as usize
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};
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if sign {
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-mag
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} else {
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mag
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}
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}
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/// 精确整数和 `S`（每项 `x·2^1074` 之和）→ f64：对 `S·2^-1074` 的一次 RNE 舍入。
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///
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/// # 边界与前提
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/// - 零和 → +0（符号面由状态机 minus-zero 臂负责，此处不产生 -0）。
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/// - p < 52：次正规区，`S` 全 52 位内，精确无舍入。
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/// - 52 ≤ p ≤ 2097：高 53 位 RNE（半位进位按 tie-even），进位溢出指数 +1。
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/// - p > 2097 或进位后指数超 1023：±Infinity。
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fn exact_sum_to_f64(s: &BigInt) -> f64 {
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if s.is_zero() {
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return 0.0;
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}
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let sign_bit = if s.is_negative() { 1u64 << 63 } else { 0 };
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let a = s.abs();
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// p = 最高位 0-based 下标（顶段非零位数加低位段整段宽度）。
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let (_, digits) = a.to_u64_digits();
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let top = digits.last().expect("非零 BigInt 至少一段");
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let p = 64 * (digits.len() - 1) + 64 - top.leading_zeros() as usize - 1;
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// 溢出面：超过最大 f64 的 2^1074 刻度（p = 2097）。
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if p > 2097 {
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return if s.is_negative() { f64::NEG_INFINITY } else { f64::INFINITY };
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}
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if p < 52 {
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// 次正规 f64 尾数字段 = S 本体（值 = 尾数字段 · 2^-1074），S < 2^52 必入 u64，
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// 精确无舍入还原。
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return f64::from_bits(sign_bit | a.to_u64().expect("次正规和必入 u64"));
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}
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// p ≥ 52：高 53 位 keep + 余位 drop 做 RNE。
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let shift = p - 52;
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let mut keep = a.clone() >> shift;
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if shift > 0 {
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let drop = a & ((BigInt::one() << shift) - 1);
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let half = BigInt::one() << (shift - 1);
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// tie-even：keep 末位为 1 时进位（keep 至多 53 位，必入 u64）。
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let keep_odd = (keep.to_u64().expect("53 位必入 u64") & 1) == 1;
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if drop > half || (drop == half && keep_odd) {
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keep += 1;
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}
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}
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let mut e = p as i64 - 1074;
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if keep == (BigInt::one() << 53) {
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// 进位溢出 53 位：归一化（指数 +1），再超 f64 指数上限即溢出。
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keep >>= 1;
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e += 1;
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}
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if e > 1023 {
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return if s.is_negative() { f64::NEG_INFINITY } else { f64::INFINITY };
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}
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let mant: BigInt = keep - (BigInt::one() << 52);
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f64::from_bits(sign_bit | ((e + 1023) as u64) << 52 | mant.to_u64().expect("52 位尾数必入 u64"))
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}
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/// `Math.sumPrecise(items)`：逐项迭代 `items` 求有限项的精确数学和，
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/// 终态一次 RNE 舍入为 double 返回（非逐次 f64 累加）。
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///
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/// # 步骤
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/// 1. `items` 为 null/undefined → TypeError（RequireObjectCoercible）。
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/// 2. GetIterator + GetIteratorDirect，循环 IteratorStepValue 取元素。
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/// 3. 元素数 ≥ 2^53 → RangeError；元素非 Number → TypeError；两路均先
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/// IteratorClose 再传播原异常（close 期间 return 抛错时原异常胜出）。
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/// 4. 五态状态机驱动：NaN → not-a-number 停摆；±∞ 按异号互抵规则翻转；
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/// 有限项非 -0 且状态为 minus-zero/finite 时转 finite 并整数域累加。
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/// 5. done 后按终态映射返回值。
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///
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/// # 边界与前提
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/// - 元素判定只走 `is_int() || is_double()`，绝不做 ToNumber（带 valueOf/
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/// toString 的对象不触发任何强转）。
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/// - -0 元素不改状态、不参与累加；全 -0 列表返回 -0。
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/// - int 臂精确入 f64（i32 范围内双表示无损）。
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pub fn math_sum_precise<H: VmHost>(vm: &mut H, args: &[u8]) -> NativeResult {
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let items = if args.len() > 1 { vm.reg(args[1]) } else { JsValue::undefined() };
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if items.is_null() || items.is_undefined() {
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return NativeResult::Err(crate::error::create_type_error(vm, "Cannot convert undefined or null to object"));
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}
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// GetIterator（包装器带 next/return），再 GetIteratorDirect 缓存 next。
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let iterator = match crate::iterator::make_iterator_for_value(vm, items) {
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Ok(it) => it,
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Err(err) => return NativeResult::Err(err),
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};
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let (iterated, next) = match crate::iterator::get_iterator_direct(vm, iterator) {
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Ok(pair) => pair,
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Err(err) => return NativeResult::Err(err),
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};
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let mut state = SumState::MinusZero;
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let mut sum = BigInt::zero();
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let mut count = 0u64;
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loop {
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let elem = match crate::iterator::iterator_record_step(vm, next, iterated) {
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Ok(Some(v)) => v,
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Ok(None) => {
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// done：终态映射。
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let result = match state {
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SumState::NotANumber => f64::NAN,
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SumState::PlusInf => f64::INFINITY,
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SumState::MinusInf => f64::NEG_INFINITY,
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SumState::MinusZero => -0.0,
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SumState::Finite => exact_sum_to_f64(&sum),
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};
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return NativeResult::Ok(JsValue::float(result));
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}
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Err(err) => {
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// 迭代器自身抛错：先关再传播原异常。
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let _ = crate::iterator::iterator_close_record(vm, iterated, Some(err));
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return NativeResult::Err(err);
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}
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};
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count += 1;
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if count >= 1u64 << 53 {
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let err = crate::error::create_range_error(vm, "too many elements");
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let _ = crate::iterator::iterator_close_record(vm, iterated, Some(err));
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return NativeResult::Err(err);
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}
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// 元素类型面：非 Number 先关迭代器再抛 TypeError。
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if !elem.is_int() && !elem.is_double() {
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let err = crate::error::create_type_error(vm, "Math.sumPrecise requires Number elements");
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let _ = crate::iterator::iterator_close_record(vm, iterated, Some(err));
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||||
return NativeResult::Err(err);
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}
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let x = if elem.is_int() { elem.as_int() as f64 } else { elem.as_double() };
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// 五态推进：-0 元素判据须显式符号臂（Rust 中 -0.0 == 0.0 为真）。
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if x.is_nan() {
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state = SumState::NotANumber;
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} else if x == f64::INFINITY {
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state = if state == SumState::MinusInf {
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SumState::NotANumber
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} else {
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SumState::PlusInf
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};
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} else if x == f64::NEG_INFINITY {
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state = if state == SumState::PlusInf {
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SumState::NotANumber
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} else {
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SumState::MinusInf
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};
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} else {
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let is_minus_zero = x == 0.0 && x.is_sign_negative();
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if !is_minus_zero && (state == SumState::MinusZero || state == SumState::Finite) {
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state = SumState::Finite;
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sum += finite_to_bigint(x);
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}
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}
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}
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}
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#[cfg(test)]
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mod tests {
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use super::*;
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#[test]
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fn finite_to_bigint_roundtrip() {
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// 往返对：常见值 / 极值 / 最小最大次正规。
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for x in [0.1f64, 1e308, -1e308, 5e-324, 2.2250738585072014e-308, f64::MAX, -0.5] {
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assert_eq!(exact_sum_to_f64(&finite_to_bigint(x)), x);
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}
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}
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#[test]
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fn exact_sum_to_f64_boundaries() {
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// 零和符号面与 f64 最大值/溢出边界。
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assert_eq!(exact_sum_to_f64(&BigInt::zero()), 0.0);
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assert!(exact_sum_to_f64(&BigInt::zero()).is_sign_positive());
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// ±f64::MAX 的 2^1074 刻度恰在可表示边界（p = 2097），±2× 溢出。
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let max = finite_to_bigint(f64::MAX);
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assert_eq!(exact_sum_to_f64(&max), f64::MAX);
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assert_eq!(exact_sum_to_f64(&(BigInt::zero() - &max)), -f64::MAX);
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assert_eq!(exact_sum_to_f64(&(max.clone() + &max)), f64::INFINITY);
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assert_eq!(exact_sum_to_f64(&(-max.clone() - &max)), f64::NEG_INFINITY);
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// sum.js 代表性向量：大指数对抵消后的精确尾差。
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let mut sum = BigInt::zero();
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for x in [1e308f64, 1e308, 0.1, 0.1, 1e30, 0.1, -1e30, -1e308, -1e308] {
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sum += finite_to_bigint(x);
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}
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assert_eq!(exact_sum_to_f64(&sum), 0.30000000000000004);
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}
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}
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