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現(xiàn)代CSS解決方案：CSS數(shù)學(xué)函數(shù)之Calc

在 CSS 中，其實存在各種各樣的函數(shù)。具體分為：

目前成都創(chuàng)新互聯(lián)公司已為數(shù)千家的企業(yè)提供了網(wǎng)站建設(shè)、域名、網(wǎng)絡(luò)空間、網(wǎng)站改版維護、企業(yè)網(wǎng)站設(shè)計、葉集網(wǎng)站維護等服務(wù)，公司將堅持客戶導(dǎo)向、應(yīng)用為本的策略，正道將秉承"和諧、參與、激情"的文化，與客戶和合作伙伴齊心協(xié)力一起成長，共同發(fā)展。

  • Transform functions[1]
  • Math functions[2]
  • Filter functions[3]
  • Color functions[4]
  • Image functions[5]
  • Counter functions[6]
  • Font functions[7]
  • Shape functions[8]
  • Reference functions[9]
  • CSS grid functions[10]

本文，將具體介紹其中的 CSS 數(shù)學(xué)函數(shù)(Math functions)中，已經(jīng)被瀏覽器大規(guī)模支持的 4 個：

  • calc()
  • min()
  • max()
  • clamp()

為什么說是被瀏覽器大規(guī)模支持的?因為除了這 4 個目前已經(jīng)得到大規(guī)模支持的數(shù)學(xué)函數(shù)外，其實規(guī)范 CSS Values and Units Module Level 4[11] 已經(jīng)定義了諸如三角函數(shù)相關(guān) sin()、cos()、tan() 等，指數(shù)函數(shù)相關(guān) pow()、sqrt() 等等數(shù)學(xué)函數(shù)，只是目前都處于實驗室階段，還沒有瀏覽器支持它們，需要給時間一點時間。

Calc()

calc() 此 CSS[12] 函數(shù)允許在聲明 CSS 屬性值時執(zhí)行一些計算。

語法類似于:

{
    width: calc(100% - 80px);
}

一些需要注意的點：

  • + 和 - 運算符的兩邊必須要有空白字符。比如，calc(50% -8px) 會被解析成為一個無效的表達式，必須寫成calc(8px + -50%)。
  • * 和 / 這兩個運算符前后不需要空白字符，但如果考慮到統(tǒng)一性，仍然推薦加上空白符。
  • 用 0 作除數(shù)會使 HTML 解析器拋出異常。
  • 涉及自動布局和固定布局的表格中的表列、表列組、表行、表行組和表單元格的寬度和高度百分比的數(shù)學(xué)表達式，auto 可視為已指定。
  • calc() 函數(shù)支持嵌套，但支持的方式是：把被嵌套的 calc() 函數(shù)全當(dāng)成普通的括號。(所以，函數(shù)內(nèi)直接用括號就好了。)
  • calc() 支持與 CSS 變量混合使用。

看一個最常見的例子，頁面結(jié)構(gòu)如下：


    
Content

頁面的 g-footer 高為 80px，我們希望不管頁面多長，g-content 部分都可以占滿剩余空間，像是這樣：

這種布局使用 flex 的彈性布局可以輕松實現(xiàn)，當(dāng)然，也可以使用 calc() 實現(xiàn)：

.g-container {
    height: 100vh;
}
.g-content {
    height: calc(100vh - 80px);
}
.g-footer {
    height: 80px;
}

下面羅列一些 Calc() 的進階技巧。

Calc 中的加減法與乘除法的差異

注意，calc() 中的加減法與乘除法的差異：

{
    font-size: calc(1rem + 10px);
    width: calc(100px + 10%);
}

可以看到，加減法兩邊的操作數(shù)都是需要單位的，而乘除法，需要一個無單位數(shù)，僅僅表示一個倍率：

{
    width: calc(100% / 7);
    animation-delay: calc(1s * 3);
}

Calc 的嵌套

calc() 函數(shù)是可以嵌套使用的，像是這樣：

{
  width: calc(100vw - calc(100% - 64px));
}

此時，內(nèi)部的 calc() 函數(shù)可以退化寫成一個括號即可 ()，所以上述代碼等價于：

{
  width: calc(100vw - (100% - 64px));
}

也就是嵌套內(nèi)的 calc()，calc 幾個函數(shù)字符可以省略。

Calc 內(nèi)不同單位的混合運算

calc() 支持不同單位的混合運算，對于長度，只要是屬于長度相關(guān)的單位都可以進行混合運算，包含這些：

  • px
  • %
  • em
  • rem
  • in
  • mm
  • cm
  • pt
  • pc
  • ex
  • ch
  • vh
  • vw
  • vmin
  • vmax

這里有一個有意思的點，運算肯定是消耗性能的，早年間，有這樣一段 CSS 代碼，可以直接讓 Chrome 瀏覽器崩潰 Crash：

CSS 樣式如下：

div {
  --initial-level-0: calc(1vh + 1% + 1px + 1em + 1vw + 1cm);

  --level-1: calc(var(--initial-level-0) + var(--initial-level-0));
  --level-2: calc(var(--level-1) + var(--level-1));
  --level-3: calc(var(--level-2) + var(--level-2));
  --level-4: calc(var(--level-3) + var(--level-3));
  --level-5: calc(var(--level-4) + var(--level-4));
  --level-6: calc(var(--level-5) + var(--level-5));
  --level-7: calc(var(--level-6) + var(--level-6));
  --level-8: calc(var(--level-7) + var(--level-7));
  --level-9: calc(var(--level-8) + var(--level-8));
  --level-10: calc(var(--level-9) + var(--level-9));
  --level-11: calc(var(--level-10) + var(--level-10));
  --level-12: calc(var(--level-11) + var(--level-11));
  --level-13: calc(var(--level-12) + var(--level-12));
  --level-14: calc(var(--level-13) + var(--level-13));
  --level-15: calc(var(--level-14) + var(--level-14));
  --level-16: calc(var(--level-15) + var(--level-15));
  --level-17: calc(var(--level-16) + var(--level-16));
  --level-18: calc(var(--level-17) + var(--level-17));
  --level-19: calc(var(--level-18) + var(--level-18));
  --level-20: calc(var(--level-19) + var(--level-19));
  --level-21: calc(var(--level-20) + var(--level-20));
  --level-22: calc(var(--level-21) + var(--level-21));
  --level-23: calc(var(--level-22) + var(--level-22));
  --level-24: calc(var(--level-23) + var(--level-23));
  --level-25: calc(var(--level-24) + var(--level-24));
  --level-26: calc(var(--level-25) + var(--level-25));
  --level-27: calc(var(--level-26) + var(--level-26));
  --level-28: calc(var(--level-27) + var(--level-27));
  --level-29: calc(var(--level-28) + var(--level-28));
  --level-30: calc(var(--level-29) + var(--level-29));
  --level-final: calc(var(--level-30) + 1px);
    border-width: var(--level-final);                                 
    border-style: solid;
}

可以看到，從 --level-1 到 --level-30，每次的運算量都是成倍的增長，最終到 --level-final 變量，展開將有 2^30 = 1073741824 個 --initial-level-0 表達式的內(nèi)容。

并且，每個 --initial-level-0 表達式的內(nèi)容 -- calc(1vh + 1% + 1px + 1em + 1vw + 1cm)，在瀏覽器解析的時候，也已經(jīng)足夠復(fù)雜。

混合在一起，就導(dǎo)致了瀏覽器的 BOOM(Chrome 70之前的版本)，為了能看到效果，我們將上述樣式賦給某個元素被 hover 的時候，得到如下效果：

css-crash

當(dāng)然，這個 BUG 目前已經(jīng)被修復(fù)了，我們也可以通過這個小 DEMO 了解到，一是 calc 是可以進行不同單位的混合運算的，另外一個就是注意具體使用的時候如果計算量巨大，可能會導(dǎo)致性能上較大的消耗。

當(dāng)然，不要將長度單位和非長度單位混合使用，像是這樣：

{
    animation-delay: calc(1s + 1px);
}

Calc 搭配 CSS 自定義變量使用

calc() 函數(shù)非常重要的一個特性就是能夠搭配 CSS 自定義以及 CSS @property 變量一起使用。

最簡單的一個 DEMO：

:root {
    --width: 10px;
}
div {
    width: calc(var(--width));
}

當(dāng)然，這樣看上去，根本看不出這樣的寫法的作用，好像沒有什么意義。實際應(yīng)用場景中，會比上述的 DEMO 要稍微復(fù)雜一些。

假設(shè)我們要實現(xiàn)這樣一個 loading 動畫效果，一開始只有 3 個球：

可能的寫法是這樣，我們給 3 個球都添加同一個旋轉(zhuǎn)動畫，然后分別控制他們的 animation-delay：


    

    

    

.item:nth-child(1) {
    animation: rotate 3s infinite linear;
}
.item:nth-child(2) {
    animation: rotate 3s infinite -1s linear;
}
.item:nth-child(3) {
    animation: rotate 3s infinite -2s linear;
}

如果有一天，這個動畫需要擴展成 5 個球的話，像是這樣：

我們就不得已，得去既添加 HTML，又修改 CSS。而如果借助 Calc 和 CSS 變量，這個場景就可以稍微簡化一下。

假設(shè)只有 3 個球：

我們通過 HTML 的 Style 標(biāo)簽，傳入 --delay 變量，在 CSS 中直接使用它們：

.g-item {
    animation: rotate 3s infinite linear;
    animation-delay: calc(var(--delay) * -1s);
}
@keyframes rotate {
    to {
        transform: rotate(360deg);
    }
}

而當(dāng)動畫修改成 5 個球時，我們就不需要修改 CSS，直接修改 HTML 即可，像是這樣：

核心的 CSS 還是這一句，不需要做任何修改：

{
    animation-delay: calc(var(--delay) * -1s);
}

完整的 DEMO，你可以戳這里：CodePen Demo -- Calc & CSS Variable Demo[13]

calc 搭配自定義變量時候的默認(rèn)值

還是上述的 Loading 動畫效果，如果我的 HTML 標(biāo)簽中，有一個標(biāo)簽忘記填充 --delay 的值了，那會發(fā)生什么?

像是這樣：


    

    

    

    

    

{
    animation-delay: calc(var(--delay) * -1s);
}

由于 HTML 標(biāo)簽沒有傳入 --delay 的值，并且在 CSS 中向上查找也沒找到對應(yīng)的值，此時，animation-delay: calc(var(--delay) * -1s) 這一句其實是無效的，相當(dāng)于 animation-delay: 0，效果也就是少了個球的效果：

所以，基于這種情況，可以利用 CSS 自定義變量 var() 的 fallback 機制：

{
    // (--delay, 1) 中的 1 是個容錯機制
    animation-delay: calc(var(--delay, 1) * -1s);
}

此時，如果沒有讀取到任何 --delay 值，就會使用默認(rèn)的 1 與 -1s 進行運算。

Calc 字符串拼接

很多人在使用 CSS 的時候，會嘗試字符串的拼接，像是這樣：

:root {
    --urlA: 'url(https://s1.ax1x.com/2022/03/07/';
    --urlB: ')';
}
div {
    width: 400px;
    height: 400px;
    background-image: calc(var(--urlA) + var(--url) + var(--urlB));
}

這里想利用 calc(var(--urlA) + var(--url) + var(--urlB)) 拼出完整的在 background-image 中可使用的 URL url(https://s1.ax1x.com/2022/03/07/bsBD1I.png)。

然而，這是不被允許的(無法實現(xiàn)的)。calc 的沒有字符串拼接的能力。

唯一可能完成字符串拼接的是在元素的偽元素的 content 屬性中。但是也不是利用 calc。

來看這樣一個例子，這是錯誤的：

:root {
    --stringA: '123';
    --stringB: '456';
    --stringC: '789';
}

div::before {
    content: calc(var(--stringA) + var(--stringB) + var(--stringC));
}

此時，不需要 calc，直接使用自定義變量相加即可。

因此，正確的寫法：

:root {
    --stringA: '123';
    --stringB: '456';
    --stringC: '789';
}
div::before {
    content: var(--stringA) + var(--stringB) + var(--stringC);
}

此時，內(nèi)容可以正常展示：

再強調(diào)一下，calc 的沒有字符串拼接的能力，如下的使用方式都是無法被識別的錯誤語法：

.el::before {
  // 不支持字符串拼接
  content: calc("My " + "counter");
}
.el::before {
  // 更不支持字符串乘法
  content: calc("String Repeat 3 times" * 3);
}

最后

本文是現(xiàn)代 CSS 解決方案系列文章的第二篇，首發(fā)公眾號，希望通過一些更易理解的語言、更直觀的 DEMO，講述在如今如何更好的使用 CSS 去提升我們網(wǎng)站的體驗，去提高我們的技巧。

好了，本文到此結(jié)束，希望對你有所幫助:)

參考資料

[1]Transform functions: https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/CSS/CSS_Functions#transform_functions。

[2]Math functions: https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/CSS/CSS_Functions#math_functions。

[3]Filter functions: https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/CSS/CSS_Functions#filter_functions。

[4]Color functions: https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/CSS/CSS_Functions#color_functions。

[5]Image functions: ht
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