JavaScript类型细节

我们的JavaScript模块会从运行时、文法和执行过程三个角度去剖析JS的知识体系,本篇我们就从运行时的角度去看JavaScript的类型系统。

运行时类型是代码实际执行过程中我们用到的类型。所有的类型数据都会属于7个类型之一。从变量、参数、返回值到表达式中间结果,任何JavaScript代码运行过程中产生的数据,都具有运行时类型

 

类型

JavaScript语言的每一个值都属于某一种数据类型。JavaScript语言规定了7种语言类型。语言类型广泛用于变量、函数参数、表达式、函数返回值等场合。根据最新的语言标准,这7种语言类型是:

  1. Undefined;
  2. Null;
  1. Boolean;
  2. String;
  1. Number;
  2. Symbol;
  1. Object。

 

Undefined、Null

为什么有的编程规范要求用void 0代替undefined?

Undefined 类型表示未定义,它的类型只有一个值,就是 undefined。任何变量在赋值前是 Undefined 类型、值为 undefined,一般我们可以用全局变量undefined(就是名为undefined的这个变量)来表达这个值,或者 void 运算来把任一一个表达式变成 undefined 值。

但是呢,因为JavaScript的代码undefined是一个变量,而并非是一个关键字,这是JavaScript语言公认的设计失误之一,所以,我们为了避免无意中被篡改,我建议使用 void 0 来获取undefined值。

Undefined跟 null 有一定的表意差别,null表示的是:“定义了但是为空”。所以,在实际编程时,我们一般不会把变量赋值为 undefined,这样可以保证所有值为 undefined 的变量,都是从未赋值的自然状态。

Null 类型也只有一个值,就是 null,它的语义表示空值,与 undefined 不同,null 是 JavaScript 关键字,所以在任何代码中,你都可以放心用 null 关键字来获取 null 值。

 

Boolean

Boolean 类型有两个值, true 和 false,它用于表示逻辑意义上的真和假,同样有关键字 true 和 false 来表示两个值。这个类型很简单,我就不做过多介绍了。

 

String

我们来看看字符串是否有最大长度。

String 用于表示文本数据。String 有最大长度是 2^53 - 1,这在一般开发中都是够用的,但是有趣的是,这个所谓最大长度,并不完全是你理解中的字符数。

因为String 的意义并非“字符串”,而是字符串的 UTF16 编码,我们字符串的操作 charAt、charCodeAt、length 等方法针对的都是 UTF16 编码。所以,字符串的最大长度,实际上是受字符串的编码长度影响的

Note:现行的字符集国际标准,字符是以 Unicode 的方式表示的,每一个 Unicode 的码点表示一个字符,理论上,Unicode 的范围是无限的。UTF是Unicode的编码方式,规定了码点在计算机中的表示方法,常见的有 UTF16 和 UTF8。 Unicode 的码点通常用 U+??? 来表示,其中 ??? 是十六进制的码点值。 0-65536(U+0000 - U+FFFF)的码点被称为基本字符区域(BMP)。

JavaScript 中的字符串是永远无法变更的,一旦字符串构造出来,无法用任何方式改变字符串的内容,所以字符串具有值类型的特征。

JavaScript 字符串把每个 UTF16 单元当作一个字符来处理,所以处理非BMP(超出 U+0000 - U+FFFF 范围)的字符时,你应该格外小心。

JavaScript 这个设计继承自 Java,最新标准中是这样解释的,这样设计是为了“性能和尽可能实现起来简单”。因为现实中很少用到 BMP 之外的字符。

 

Number

下面,我们来说说Number类型。Number类型表示我们通常意义上的“数字”。这个数字大致对应数学中的有理数,当然,在计算机中,我们有一定的精度限制。

JavaScript中的Number类型有 18437736874454810627(即2^64-2^53+3) 个值。

JavaScript 中的 Number 类型基本符合 IEEE 754-2008 规定的双精度浮点数规则,但是JavaScript为了表达几个额外的语言场景(比如不让除以0出错,而引入了无穷大的概念),规定了几个例外情况:

  • NaN,占用了 9007199254740990,这原本是符合IEEE规则的数字;
  • Infinity,无穷大;
  • -Infinity,负无穷大。

另外,值得注意的是,JavaScript中有 +0 和 -0,在加法类运算中它们没有区别,但是除法的场合则需要特别留意区分,“忘记检测除以-0,而得到负无穷大”的情况经常会导致错误,而区分 +0 和 -0 的方式,正是检测 1/x 是 Infinity 还是 -Infinity。

根据双精度浮点数的定义,Number类型中有效的整数范围是-0x1fffffffffffff至0x1fffffffffffff,所以Number无法精确表示此范围外的整数。

同样根据浮点数的定义,非整数的Number类型无法用 ==(===也不行) 来比较,一段著名的代码,这也正是我们第三题的问题,为什么在JavaScript中,0.1+0.2不能=0.3:

这里输出的结果是false,说明两边不相等的,这是浮点运算的特点,也是很多同学疑惑的来源,浮点数运算的精度问题导致等式左右的结果并不是严格相等,而是相差了个微小的值。

所以实际上,这里错误的不是结论,而是比较的方法,正确的比较方法是使用JavaScript提供的最小精度值:

检查等式左右两边差的绝对值是否小于最小精度,才是正确的比较浮点数的方法。这段代码结果就是 true 了。

 

Symbol

Symbol 是 ES6 中引入的新类型,它是一切非字符串的对象key的集合,在ES6规范中,整个对象系统被用Symbol 重塑。

在后面的文章中,我会详细叙述 Symbol 跟对象系统。这里我们只介绍Symbol类型本身:它有哪些部分,它表示什么意思,以及如何创建Symbol类型。

Symbol 可以具有字符串类型的描述,但是即使描述相同,Symbol也不相等。

我们创建 Symbol 的方式是使用全局的 Symbol 函数。例如:

一些标准中提到的 Symbol,可以在全局的 Symbol 函数的属性中找到。例如,我们可以使用 Symbol.iterator 来自定义 for…of 在对象上的行为:

代码中我们定义了iterator之后,用for(var v of o)就可以调用这个函数,然后我们可以根据函数的行为,产生一个for…of的行为。

这里我们给对象o添加了 Symbol.iterator 属性,并且按照迭代器的要求定义了一个0到10的迭代器,之后我们就可以在for of中愉快地使用这个o对象啦。

这些标准中被称为“众所周知”的 Symbol,也构成了语言的一类接口形式。它们允许编写与语言结合更紧密的 API。

Object

Object 是 JavaScript 中最复杂的类型,也是 JavaScript 的核心机制之一。Object表示对象的意思,它是一切有形和无形物体的总称。

下面我们来看一看,为什么给对象添加的方法能用在基本类型上?

在 JavaScript 中,对象的定义是“属性的集合”。属性分为数据属性和访问器属性,二者都是key-value结构,key可以是字符串或者 Symbol类型。

关于对象的机制,后面会有单独的一篇来讲述,这里我重点从类型的角度来介绍对象类型。

提到对象,我们必须要提到一个概念:类。

因为 C++ 和 Java 的成功,在这两门语言中,每个类都是一个类型,二者几乎等同,以至于很多人常常会把JavaScript的“类”与类型混淆。

事实上,JavaScript 中的“类”仅仅是运行时对象的一个私有属性,而JavaScript中是无法自定义类型的。

JavaScript中的几个基本类型,都在对象类型中有一个“亲戚”。它们是:

  • Number;
  • String;
  • Boolean;
  • Symbol。

所以,我们必须认识到 3 与 new Number(3) 是完全不同的值,它们一个是 Number 类型, 一个是对象类型。

Number、String和Boolean,三个构造器是两用的,当跟 new 搭配时,它们产生对象,当直接调用时,它们表示强制类型转换。

Symbol 函数比较特殊,直接用 new 调用它会抛出错误,但它仍然是 Symbol 对象的构造器。

JavaScript 语言设计上试图模糊对象和基本类型之间的关系,我们日常代码可以把对象的方法在基本类型上使用,比如:

cosole.log("abc".charAt(0)); //a

甚至我们在原型上添加方法,都可以应用于基本类型,比如以下代码,在 Symbol 原型上添加了hello方法,在任何 Symbol 类型变量都可以调用。

所以我们文章开头的问题,答案就是. 运算符提供了装箱操作,它会根据基础类型构造一个临时对象,使得我们能在基础类型上调用对应对象的方法。

类型转换

因为JS是弱类型语言,所以类型转换发生非常频繁,大部分我们熟悉的运算都会先进行类型转换。大部分类型转换符合人类的直觉,但是如果我们不去理解类型转换的严格定义,很容易造成一些代码中的判断失误。