细读 JS | 数据类型详解

[toFrankie]

今天又又又...又整理了一下，那些 JavaScript 里不清不楚的知识点。

一、数据类型的分类

截止发文日期，ECMAScript 标准的数据类型仅有 8 种（ECMAScript Language Types）。可以分为两类：

• 原始类型（Primitives），我们也称作基本数据类型。
  • Undefined
  • Null（一种特殊的原始类型，typeof(instance) === 'object'）
  • Boolean
  • String
  • Symbol（typeof(instance) === 'symbol'）
  • Number
  • BigInt（typeof(instance) === 'bigint'）
• 引用类型（Objects）
  • Object（包括从 Object 派生出来的结构类型，如 Object、Array、Map、Set、Date 等）

关于使用 typeof 判断以上数据类型的话题，老生常谈了。例如，为什么 typeof null === 'object'、typeof(() => {}) === 'function' 呢？这里不展开赘述了，请移步：JavaScript 的迷惑行为大赏。

原始类型的比较的是值，只有两者的值相等，那么它们被认为是相等的，否则不相等。而引用类型比较的是地址，当两者的标识符同时指向内存的同一个地址，则被认为是相等的，否则不相等。

console.log({} == {}) // false
console.log([] == []) // false

二、原始类型与原始值

所有基本类型的值（即原始值，Primitive Values）都是不可改变（immutable）的，而且不含任何属性和方法的。

到这里可能会有小伙伴打问号了？？？

Q1：原始类型与原始值有什么区别？

原始类型的值称为原始值。例如原始类型 Boolean 有两个（原始）值 true 和 false。同样的原始类型 Undefined（Null），只有一个原始值 undefined（null）。其他的就有很多个了...

Q2：原始值不可改变？这样不是改变了吗？

var foo = true
foo = false
console.log(foo) // false

其实不然，以上示例是原始类型和一个赋值为原始类型的变量的区别。变量会被赋予一个新值，而原值不能像数组、对象以及函数那样被改变。

基本类型值可以被替换，但不能被改变。

// 使用字符串方法不会改变一个字符串
var foo = 'foo'
foo.toUpperCase()
console.log(foo) // "foo"

// 赋值行为可以给基本类型一个新值，而不是改变它
foo = foo.toUpperCase() // "FOO"

再有示例：

var num = 1

function add(num) {
  num += 1
  console.log(num)
}

add(num) // 2
console.log(num) // 1

// ************************** 华丽的分割线 **************************

// 如果没有看上面的一些概念，单纯地看上面的例子，我相信百分百都能得到正确答案。
// 但看完上面一些的概念之后，再结合例子，不知道会不会有人对 “原始类型的值不可改变” 这句话产生怀疑？
// 如果有怀疑就继续往下看 👇👇👇，否则可直接跳到 Q3 了。

// ************************** 华丽的分割线 **************************

// JS 运行的三个步骤：词法分析、预编译、解析执行。
// 其中预编译，不仅仅发生在 script 代码块执行之前，还发生在函数执行之前。
// 
// 函数预编译的过程大致是这样的：
// 1. 首先查找形参和变量声明（此时并赋予值 undefined）
// 2. 接着将实参赋值给形参
// 3. 接着查找函数体内的函数声明（赋予函数本身）。
//
// 函数 add 在实参赋值给形参的过程，会将传递进来的参数（基本类型的值）复制一份，
// 创建一个本地副本，该副本只存在于该函数的作用域中。（原本的值与副本是完全独立，互不干扰的）

Q3：原始值没有任何属性和方法？那这个是怎么回事？

var foo = 'foo'
console.log(foo.length) // 3
console.log(foo.toUpperCase()) // "FOO"

// 试图改变 length 属性
foo.length = 4
console.log(foo.length) // 3

其实这是 JavaScript 包装类的内容了。

在 JavaScript 中除了 null 和 undefined 之外，所有的基本类型都有其对应的包装对象（Wrapper Object）。因此，访问 null 或 undefined 的任何属性和方法都会抛出错误。

• String 为字符串基本类型。
• Number 为数值基本类型。
• BigInt 为大整数基本类型。
• Boolean 为布尔基本类型。
• Symbol 为字面量基本类型。

这些包装对象的 valueOf 方法返回其对应的原始值。

再次明确一点，原始值是没有任何属性和方法的。

不是说好的，原始值不含任何的属性和方法吗？那 foo.length 和 foo.toUpperCase() 是咋回事啊？？？

其实它内部是这样实现的：当字符串字面量调用一个字符串对象才有的方法或属性时，JavaScript 会自动将基本字符串转化为字符串对象并且调用相应的方法或属性。（Boolean 和 Number 也同样如此）。

我们尝试在控制台上打印一下 new String('foo')，可以看到该实例对象有一个 length 属性，其值为 3，实例对象本身没有 toUpperCase() 方法，所以接着往原型上查找，果然找到了。（由于原型上方法太多，截图里没有展开，否则影响文章篇幅）

因此

var foo = 'foo'
console.log(foo.length) // 3
console.log(foo.toUpperCase()) // "FOO"

// 相当于
var foo = 'foo'
console.log(new String(foo).length) // 3
console.log(new String(foo).toUpperCase()) // "FOO"

可下面为什么 length 还是 3 呢？

foo.length = 4
console.log(foo.length) // 3

// 怎样理解呢？
//
//
// 执行第一行代码
// foo.length = 4 可以拆分成两部分去理解：
var temp = new String(foo) // 在内存中创建了一个对象，只是没有一个标识符（变量）指向它而已（为了便于理解，我这里假装有一个 temp 变量指向它）
temp.length = 4 // 修改包装对象的 length 属性，其实是修改成功的
// 由于该对象并没有被引用，所以在执行下一句代码之前就被回收销毁了
//
//
// 2. 执行第二行代码
// console.log(foo.length) 相当于
console.log(new String(foo).length) // foo 还是 "foo"，自然结果就是 3 了。

三、对象

在 JavaScript 中，除了以上的原始值，其余都属于对象。

与原始类型不同的是，对象是可变（mutable）的。

1. 对象的分类

我们可以将对象划分为普通对象（ordinary object）和函数对象（function object）。

那怎样区分呢？我们先定义一些 Function 实例和 Object 实例：

// Function 实例
function fn1() {}
var fn2 = function() {}
var fn3 = new Function('console.log("Hi, everyone")') // 一般不使用 Function 构造器去生成 Function 对象，相比函数声明或者函数表达式，它表现更为低效。

// Object 实例
var obj1 = {}
var obj2 = new Object()
var obj3 = new fn1()

我们来打印一下结果：

typeof Object     // "function"
typeof Function   // "function"

typeof fn1        // "function"
typeof fn2        // "function"
typeof fn3        // "function"

typeof obj1       // "object"
typeof obj2       // "object"
typeof obj3       // "object"

Object 和 Function 本身就是 JavaScript 中自带的函数对象。其中 obj1、obj2、obj3 为普通对象（均为 Object 的实例），而 fn1、fn2、fn3 为函数对象（均是 Function 的实例）。

记住以下这句话：

所有 Function 的实例都是函数对象，而其他的都是普通对象。

2. 对象的原型

接着，引入两个很容易让人抓狂、混淆的两兄弟 prototype （原型对象）和 __proto__（原型）。这俩兄弟的主要是为了构造原型链而存在的。

对象类型	prototype	__proto__
普通对象	❌	✅
函数对象	✅	✅

因此有以下结论：

所有对象都有 __proto__ 属性，而只有函数对象才具有 prototype 属性。

再上几个菜，请慢慢品尝：

// 每个对象都有一个 constructor 属性，该属性指向实例对象的构造函数
Object.prototype.constructor === Object // true
Function.prototype.constructor === Function // true


// （全局对象）Object 是 （构造器）Function 的实例
// （全局对象）Function 也是 （构造器）Function 的实例
Object.__proto__ === Function.prototype // true
Function.__proto__ === Function.prototype // true


// （构造器）Function 也是（构造器）Object 的实例
Function.prototype.__proto__ === Object.prototype // true


// 从原型上查找属性，不可能无终止地查找下去，那原型的尽头在哪呢？
// 站在原型顶端的男人，是它。
// 假设我们访问一个对象的属性或者方法，如若前面的原型上均无法查找到，最终会止步于此，并返回 undefined。
Object.prototype.__proto__ // null

在 JavaScript 中访问一个对象属性，它在原型上是怎样查找的呢？

function Person() {} // 构造函数
var person = new Person() // 实例化对象
console.log(person.name);  // undefined

// 过程如下：
person // 是对象，可以继续
person['name'] // 不存在属性 name，继续查找
person.__proto__ // 是对象，可以继续
person.__proto__['name'] // 不存在属性 name，继续查找
person.__proto__.__proto__ // 是对象，可以继续
person.__proto__.__proto__['name'] // 不存在属性 name，继续查找
person.__proto__.__proto__.__proto__ // 不是对象，是 null 值。停止查找，返回 undefined

需要注意的是，Object.prototype.__proto__ 从未被包括在 ECMAScript 语言规范中标准化，但它被大多数浏览器厂商所支持。该特性已从 Web 标准中删除，详情可看 Object.prototype.__proto__。

在标准中，几乎（例外是 Object.create(null) ，下面有说明）每个实例对象内部都有一个 [[Prototype]] 属性，该属性指向对象的原型，而且该属性值只会是对象或者 null。

在非标准下，可以通过 Object.prototype.__proto__ 访问（或设置）实例对象内部的 [[Prototype]]，这种方式其实是不被推荐使用的。现在更被推荐使用的方式是 Objec.getPrototypeOf()/Object.setPrototypeOf()。

请注意，以上（包括下文）所指对象均不是通过 Object.create(null) 实例化的（除特意说明外）。Object.create(null) 实例化的对象比较特殊，它内部没有 [[Prototype]] 属性，也没有任何其他内部属性。（Object.create()）

var obj = Object.create(null)

var obj1 = Object.create(null)
var obj2 = {}

obj.__proto__ === undefined // true
obj.getPrototypeOf() // 抛出错误 TypeError: obj.getPrototypeOf is not a function

我们可以在控制台打印一下，看下两者的区别。

JavaScript 常被描述为一种基于原型的语言 —— 每个对象拥有一个原型（[[Prototype]]），对象以其原型为模板、从原型继承方法和属性。原型对象也可能拥有原型，并从中继承方法和属性，一层一层、以此类推。这种关系常被称为原型链（prototype chain）。

3. 继承

关于继承内容，可看另外一篇文章：深入 JavaScript 继承原理。

4. 对象的内部属性（Internal properties）

在规范中，对象的内部方法和内部插槽使用双方括号 [[]] 中包含的名称标识，且首字母为大写。例如 [[Prototype]]、[[Class]]、[[Extensible]]、[[Call]]、[[Scopes]]、[[FunctionLocation]] 等等。

下面挑几个来讲一下：

4.1 [[Class]]

[[Class]] 是对象的一个内部属性，其值为以下字符串之一：

• 常见的有：Function、Object、Array、Boolean、Number、String、Symbol、RegExp、JSON、Date、Math、Error、Arguments 等。
• 比较少用的有：BigInt、Set、WeakSet、Map、WeakMap、Reflect、Promise、GeneratorFunction、AsyncFunction、Window、Intl、WebAssembly，以及派生于 HTMLElement 的（如 HTMLScriptElement ）等等。
• 几乎所有标准内置对象，都有特定的类型。实在太多了...

我们都知道 typeof 无法判断对象的具体类型，无论是 typeof {}、typeof []、还是 typeof Math 都返回 "object"。但有了 [[Class]] 属性之后，我们就可以利用它来判断对象的类型了。访问 [[Class]] 的唯一方法是通过默认的 toString() 方法（该方法是通用的）：

Object.prototye.toString()

• 如果参数 undefined，则返回 [object Undefined] 字符串；
• 如果参数 null，则返回 [object Null] 字符串；
• 如果参数是一个对象，则返回 "[object " + obj.[[Class]] + "]" 字符串，例如 [object Array]；
• 如果参数是一个原始值，则会先将其转换为相应的对象，然后按照以上的规则输出。

以下封装了获取对象类型的方法：

function getClass(x) {
  const { toString } = Object.prototype
  const str = toString.call(x)
  return /^\[object (.*)\]$/.exec(str)[1]
}

getClass(null) // "Null"
getClass(undefined) // "Undefined"
getClass({}) // "Object"
getClass([]) // "Array"
getClass(JSON) // "JSON"
getClass(() => {}) // "Function"
;(function() { return getClass(arguments) })() // "Arguments"

4.2 [[Construct]]

一个对象里，如若没有 [[construct]] 属性，是无法使用 new 关键字进行构造的。

四、类型转换

在 JavaScript 中，我们会经常使用相等运算符（==）去比较两个操作数是否相等。当两个操作数一个是引用类型，另一个是原始类型的时候，前者会先转换为原始类型，再比较。

那么，引用类型是如何转换为原始类型的呢？

关于 JavaScript 类型转换的内容，已经单独写了一篇文章详细地介绍了，请看 👉 Type Conversion 详解。

未完待续...

参考

• JavaScript’s type system
• Categorizing values in JavaScript
• Primitive MDN
• ToPrimitive Abstract Operation
• OrdinaryToPrimitive Abstract Operation