Verwendung von CSS-Mathematikfunktionen

CSS-Mathematikfunktionen ermöglichen es, einen Eigenschaftswert - wie die height, animation-duration oder font-size eines Elements - als mathematischen Ausdruck zu schreiben.

Ohne die Verwendung von Mathematik sind die eingebauten CSS-Einheiten wie rem, vw und % oft flexibel genug, um HTML-Elemente zu gestalten und ein bestimmtes Benutzererlebnis zu erreichen.

Es gibt jedoch Fälle, in denen wir uns durch die Angabe des Stils eines Elements mit einem einzigen Wert und einer Einheit eingeschränkt fühlen können. Betrachten Sie die folgenden Beispiele:

  1. Wir möchten die Höhe eines Inhaltsbereichs auf "die Höhe des Viewports minus die Höhe einer Navigationsleiste" einstellen.
  2. Wir möchten die Breite von zwei Elementen zusammenzählen, um die Breite eines dritten Elements zu definieren.
  3. Wir möchten verhindern, dass eine variable font-size eines Textes über eine bestimmte Größe hinaus wächst.

In all diesen Fällen müssen wir uns auf Mathematik verlassen, um die gewünschten Ergebnisse zu erzielen. Eine Lösung könnte darin bestehen, auf mathematische Funktionen zu setzen, die von JavaScript definiert sind, und die Stilelemente basierend auf den von unseren Skripten berechneten Ergebnissen dynamisch festzulegen.

In vielen Fällen, einschließlich der oben genannten Beispiele, können wir stattdessen Mathematikfunktionen verwenden, die direkt in CSS integriert sind. Diese Lösung ist oft einfacher zu implementieren und für den Browser schneller auszuführen als die Verwendung von JavaScript.

Insgesamt können Entwickler eine Kombination aus fast zwei Dutzend CSS-Mathematikfunktionen in ihren Stylesheets verwenden. In diesem Leitfaden werden wir vier der häufig genutzten zeigen und die fortgeschritteneren einführen.

calc(): Grundlegende mathematische Operationen

In den ersten beiden unserer drei obigen Beispiele möchten wir den Stil eines Elements in Abhängigkeit vom Ergebnis einer Addition oder Subtraktion festlegen. Dies ist genau einer der Anwendungsfälle für calc().

Die calc() Funktion ermöglicht es Ihnen, CSS-Eigenschaftswerte mithilfe von Addition, Subtraktion, Multiplikation und Division anzugeben. Sie wird häufig verwendet, um zwei CSS-Werte mit unterschiedlichen Einheiten wie % und px zu kombinieren.

Die calc() Mathematikfunktion nimmt einen mathematischen Ausdruck als Parameter und gibt das Ergebnis dieses Ausdrucks zurück, z.B.:

css
property: calc(expression);

calc() Beispiel

Klicken Sie auf das Wiedergabesymbol unten, um das calc() Beispiel im Code-Playground zu sehen und probieren Sie es selbst aus.

css
div {
  background-color: black;
  margin: 4px 0;
  width: 100%;
}

div > code {
  display: block;
  background-color: red;
  color: white;
  height: 48px;
}

.calc1 > code {
  /* Output width: `110px` */
  width: calc(10px + 100px);
}

.calc2 > code {
  /* Output width: `10em` */
  width: calc(2em * 5);
}

.calc3 > code {
  /* Output width: Depends on the container's width */
  width: calc(100% - 32px);
}

.calc4 > code {
  --predefined-width: 100%;
  /* Output width: Depends on the container's width */
  width: calc(var(--predefined-width) - calc(16px * 2));
}

min(): Minimalwert in einer Menge finden

Es gibt Fälle, in denen wir nicht möchten, dass der Wert einer CSS-Eigenschaft eine bestimmte Zahl überschreitet. Angenommen, wir möchten, dass die Breite unseres Inhaltscontainers die kleinere von "der vollen Breite unseres Bildschirms" und "500 Pixel" ist. In diesen Fällen können wir die CSS-Mathematikfunktion min() verwenden.

Die min() Mathematikfunktion nimmt eine Menge von durch Kommas getrennten Werten als Argumente und gibt den kleinsten dieser Werte zurück, z.B.:

css
width: min(32px, 50%, 2rem);

Diese Funktion wird oft verwendet, um zwei CSS-Werte mit unterschiedlichen Einheiten, wie % und px, zu vergleichen.

min() Beispiel

Klicken Sie auf das Wiedergabesymbol unten, um das min() Beispiel im Code-Playground zu sehen und probieren Sie es selbst aus.

css
div {
  background-color: black;
  margin: 4px 0;
  width: 100%;
}

div > code {
  display: block;
  background-color: darkblue;
  color: white;
  height: 48px;
}

.min1 > code {
  /* Output width: Depends on the container's width; */
  /* on this page, likely to be `50%` of the container's width */
  width: min(9999px, 50%);
}

.min2 > code {
  /* Output width: Depends on the container's width; */
  /* on this page, likely to be `100%` of the container's width */
  width: min(9999px, 100%);
}

.min3 > code {
  /* Output width: Depends on the container's width; */
  /* on this page, likely to be `120px` of the container's width */
  width: min(120px, 150px, 90%);
}

.min4 > code {
  /* Output width: Depends on the container's width; */
  /* on this page, likely to be `80px` of the container's width */
  width: min(80px, 90%);
}

max(): Maximalwert in einer Menge finden

Ähnlich wie min(), möchten wir manchmal nicht, dass der Wert einer CSS-Eigenschaft unter eine bestimmte Zahl sinkt. Zum Beispiel könnten wir wollen, dass die Breite unseres Inhaltscontainers die größere von "der vollen Breite unseres Bildschirms" und "500 Pixel" ist. In diesen Fällen können wir die CSS-Mathematikfunktion max() verwenden.

Die max() Mathematikfunktion nimmt eine Menge von durch Kommas getrennten Werten als Argumente und gibt den größten dieser Werte zurück, z.B.:

css
width: max(32px, 50%, 2rem);

Diese Funktion wird oft verwendet, um zwei CSS-Werte mit unterschiedlichen Einheiten, wie % und px, zu vergleichen.

Beachten Sie die Ähnlichkeiten und Unterschiede zwischen den Beispielen für min() und max().

max() Beispiel

Klicken Sie auf das Wiedergabesymbol unten, um das max() Beispiel im Code-Playground zu sehen und probieren Sie es selbst aus.

css
div {
  background-color: black;
  margin: 4px 0;
  width: 100%;
  height: 48px;
}

div > code {
  display: block;
  background-color: darkmagenta;
  color: white;
  height: 48px;
}

.max1 > code {
  /* Output width: Depends on the container's width; */
  /* on this page, likely to be `50%` of the container's width */
  width: max(50px, 50%);
}

.max2 > code {
  /* Output width: Depends on the container's width; */
  /* on this page, likely to be `100%` of the container's width */
  width: max(50px, 100%);
}

.max3 > code {
  /* Output width: Depends on the container's width; */
  /* on this page, likely to be `90%` of the container's width */
  width: max(20px, 50px, 90%);
}

.max4 > code {
  /* Output width: Depends on the container's width; */
  /* on this page, likely to be `80%` of the container's width */
  width: max(80px, 80%);
}

clamp(): Einen Wert zwischen zwei Werten einschränken

Wir können die Funktionen von min() und max() kombinieren, indem wir clamp() verwenden. Die clamp() Mathematikfunktion nimmt einen Minimalwert, den einzuschränkenden Wert und den Maximalwert als Argumente, z.B.:

css
/* clamped value: 50%, minimum: 100px, maximum: 300px */
width: clamp(100px, 50%, 300px);
  • Wenn der einzuschränkende Wert kleiner ist als der übergebene Minimalwert, gibt die Funktion den Minimalwert zurück.
  • Wenn der einzuschränkende Wert größer ist als der übergebene Maximalwert, gibt die Funktion den Maximalwert zurück.
  • Wenn der einzuschränkende Wert zwischen dem übergebenen Minimal- und Maximalwert liegt, gibt die Funktion den ursprünglichen Wert zurück, der eingeschränkt werden soll.

Diese Funktion wird oft verwendet, um zwei CSS-Werte mit unterschiedlichen Einheiten, wie % und px, zu vergleichen.

clamp() Beispiel

Klicken Sie auf das Wiedergabesymbol unten, um das clamp() Beispiel im Code-Playground zu sehen und probieren Sie es selbst aus.

css
div {
  background-color: black;
  margin: 4px 0;
  width: 100%;
  height: 48px;
}

div > code {
  display: block;
  background-color: darkgreen;
  color: white;
  height: 48px;
}

.clamp1 > code {
  /* Output width: Depends on the container's width; */
  /* on this page, likely to be `20%` of the container's width */
  width: clamp(20%, 1px, 80%);
}

.clamp2 > code {
  /* Output width: Depends on the container's width; */
  /* on this page, likely to be `90%` of the container's width */
  width: clamp(10%, 9999px, 90%);
}

.clamp3 > code {
  /* Output width: `125px` */
  width: clamp(125px, 1px, 250px);
}

.clamp4 > code {
  /* Output width: `150px` */
  width: clamp(25px, 9999px, 150px);
}

Fortgeschrittene CSS-Mathematikfunktionen

Beim Layout und Styling von DOM-Elementen sind die vier grundlegenden Mathematikfunktionen calc(), min(), max(), und clamp() oft ausreichend. Für fortgeschrittene Anwendungen wie Mathematik-Lernmaterialien, 3D-Visualisierungen oder CSS-Animationen können Sie jedoch in Betracht ziehen, folgende Funktionen zu verwenden:

  • Abgestufte Wertefunktionen
    • round(): berechnet einen Wert basierend auf einer Rundungsstrategie
    • mod(): berechnet den Rest einer Division mit dem gleichen Vorzeichen wie der Divisor
    • rem(): berechnet den Rest einer Division mit dem gleichen Vorzeichen wie der Dividend
  • Trigonometrische Funktionen
    • sin(): berechnet den trigonometrischen Sinus einer Zahl
    • cos(): berechnet den trigonometrischen Kosinus einer Zahl
    • tan(): berechnet den trigonometrischen Tangens einer Zahl
    • asin(): berechnet den trigonometrischen inversen Sinus einer Zahl
    • acos(): berechnet den trigonometrischen inversen Kosinus einer Zahl
    • atan(): berechnet den trigonometrischen inversen Tangens einer Zahl
    • atan2(): berechnet den trigonometrischen inversen Tangens anhand von zwei Zahlen
  • Exponentialfunktionen
    • pow(): berechnet eine Zahl, erhoben zu einer Potenz einer anderen Zahl
    • sqrt(): berechnet die Quadratwurzel einer Zahl
    • hypot(): berechnet die Quadratwurzel der Summe der Quadrate der angegebenen Zahlen
    • log(): berechnet den Logarithmus einer Zahl (mit e als Standardbasis)
    • exp(): berechnet e erhoben zu einer Potenz einer anderen Zahl
  • Vorzeichenfunktionen
    • abs(): berechnet den absoluten Wert einer Zahl
    • sign(): berechnet das Vorzeichen (positiv, negativ oder null) einer Zahl

Abschließende Gedanken

  • Sie können CSS-Mathematikfunktionen verwenden, um responsive Benutzeroberflächen zu erstellen, ohne JavaScript-Code zu schreiben.
  • CSS-Mathematikfunktionen können manchmal anstelle von CSS-Media-Queries verwendet werden, um Layout-Breakpoints zu definieren.
  • Im Jahr 2023 haben Mitglieder des Interop-Projekts „CSS Math Functions“ als Schwerpunktbereich für Verbesserungen ausgewählt. Das bedeutet, dass Browseranbieter zusammenarbeiten, um sicherzustellen, dass CSS-Mathematikfunktionen in allen Browsern und auf allen Geräten gleich funktionieren.