JavaScript

数据类型和数据结构

编程语言都具有内建的数据结构，但各种编程语言的数据结构常有不同之处。本文试图列出 JavaScript 语言中内建的数据结构及其属性，它们可以用来构建其他的数据结构。同时尽可能地描述与其他语言的不同之处。

动态类型

JavaScript 是一种弱类型或者说动态语言。这意味着你不用提前声明变量的类型，在程序运行过程中，类型会被自动确定。这也意味着你可以使用同一个变量保存不同类型的数据：

let foo = 42;    // foo 现在是一个数字
foo     = 'bar'; // foo 现在是一个字符串
foo     = true;  // foo 现在是一个布尔值

数据类型

JavaScript 语言中类型集合由原始值和对象组成。

  • 原始值（直接表示在语言底层的不可变数据）
    • 布尔类型
    • Null 类型
    • Undefined 类型
    • 数字类型
    • BigInt 类型
    • 字符串类型
    • 符号类型
  • 对象（一组属性的集合）

原始值

除对象类型（object）以外的其它任何类型定义的不可变的值（值本身无法被改变）。例如（与 C 语言不同），JavaScript 中字符串是不可变的（译注：如，JavaScript 中对字符串的操作一定返回了一个新字符串，原始字符串并没有被改变）。我们称这些类型的值为“原始值”。

布尔类型

布尔表示一个逻辑实体，可以有两个值：true 和 false。

Null 类型

Null 类型只有一个值：null。

Undefined 类型

一个没有被赋值的变量会有个默认值 undefined。

数字类型

ECMAScript 标准定义了两种内建数值类型：Number（数字类型）和 BigInt（见下方）。

数字类型是一种基于 IEEE 754 标准的双精度 64 位二进制格式的值（从 -(2^53 -1) 到 2^53 - 1 之间的数字）。除了能够表示浮点数外，还有三个带符号的值：+Infinity、-Infinity 和 NaN（非数值，Not-a-Number）。

要检查值是否大于或小于 ±Infinity，你可以使用常量 Number.MAX_VALUE 和 Number.MIN_VALUE。

注意

从 ECMAScript 2015 开始，除了 Number.MAX_SAFE_INTEGER 和 Number.MIN_SAFE_INTEGER，你还可以通过 Number.isSafeInteger() 来检查值是否在双精度浮点数的取值范围内。

超出这个范围，JavaScript 中的整数将不再安全，该值将表示为与该值近似的双精度浮点数。

数字类型中只有一个整数有两种表示方法：0 可表示为 -0 和 +0（0 是 +0 的简写）。

你需要注意除以零的情况：

> 42 / +0
Infinity
> 42 / -0
-Infinity

尽管一个数字通常仅代表它本身的值，但 JavaScript 提供了一些位运算符。

注意

虽然位运算符可通过掩码同时表示多个布尔类型的值，但这通常被认为是不好的。JavaScript 提供了其他的方式来表示一组布尔值（如一个布尔值数组或一个布尔值分配给命名属性的对象）。掩码也容易使代码变得难以阅读、理解和维护。

在一些非常受限的情况下，可能需要用到这些技术，比如试图应对本地存储的存储限制，或在一些极端场景下（例如，网络传输的每一比特都尤为重要时）。位操作只应该是用来优化字节数的最后选择。

BigInt 类型

BigInt 类型是 JavaScript 中的一个基础的数值类型，可以表示任意精度的整数。使用 BigInt，您可以安全地存储和操作大整数，甚至可以超过数字类型的安全整数限制。

BigInt 是通过在整数末尾附加字母 n 或调用构造函数来创建的。

通过使用常量 Number.MAX_SAFE_INTEGER，您可以获得可以用数字递增的最安全的值。通过引入 BigInt，您可以操作超过 Number.MAX_SAFE_INTEGER 的数字。

以下示例演示了，递增超过 Number.MAX_SAFE_INTEGER 的值可以返回预期的结果：

// BigInt
> const x = BigInt(Number.MAX_SAFE_INTEGER);
9007199254740991n
> x + 1n === x + 2n; // 9007199254740992n === 9007199254740993n
false

// Number
> Number.MAX_SAFE_INTEGER + 1 === Number.MAX_SAFE_INTEGER + 2; // 9007199254740992 === 9007199254740992
true

可以对 BigInt 使用运算符 +、*、-、** 和 %，就像对数字一样。BigInt 严格来说并不等同于一个数字，但它也同样可以轻松地使用。

在将 BigInt 转换为 Boolean 时（例如：if、||、&&、Boolean 和 !），它的行为类似于一个数字。

BigInt 不能与数字相互运算。否则，将抛出 TypeError。

字符串类型

JavaScript 的字符串类型用于表示文本数据。它是一组 16 位的无符号整数值的“元素”。在字符串中的每个元素占据了字符串的位置。第一个元素的索引为 0，下一个是索引 1，依此类推。字符串的长度是它的元素的数量。

不同于一些编程语言（例如，C 语言），JavaScript 的字符串是不可更改的。这意味着字符串一旦被创建，就不能被修改。

但是，可以基于对原始字符串的操作来创建新的字符串。例如：

  • 获取一个字符串的子串可通过选择个别字母或者使用 String.substr()。
  • 两个字符串的连接使用连接运算符（+）或者 String.concat()。

注意代码中的“字符串类型”！

可以使用字符串来表达复杂的数据。以下是一些很好的性质：

  • 容易通过字符串拼接来构造复杂的字串符
  • 字符串容易被调试（你看到的往往在字符串里）
  • 字符串通常是许多 APIs 的常见标准（input fields、local storage 中的值，以及 XMLHttpRequest 使用 responseText 等作为响应）而且这些 APIs 可能只能与字符串一同使用。

使用约定，字符串一般可以用来表示任何数据结构。但这并不总是一个好主意。例如，使用一个分隔符，可以模拟一个列表（而 JavaScript 数组可能更适合）。不幸的是，当分隔符用于列表中的元素时，列表就会被破坏。这时可以选择转义字符，等等。所有这些都需要约定，并造成不必要的维护负担。

表示文本数据时候推荐使用字符串。当需要表示复杂的数据时，使用字符串解析并使用适当的抽象。

符号类型

符号（Symbols）类型是唯一且不可修改的原始值，并且可以用来作为对象的键(key)（如下），在某些语言当中也有与之相似的类型（原子类型，atoms）。

更多详情可查看 Symbol。

对象

在计算机科学中, 对象（object）是指内存中的可以被标识符引用的一块区域。

属性

在 JavaScript 中，对象可以被看作是一组属性的集合。用对象字面量语法来定义一个对象时，会自动初始化一组属性。而后，这些属性还可以被添加和移除。属性的值可以是任意类型，包括其它对象。属性使用键（key）来标识，它的键值可以是一个字符串或者符号值（Symbol）。

对象拥有两种属性：数据属性和访问器属性。

备注

每个属性（property）都由对应的特性（attributes）。JavaScript 引擎在内部使用了特性（attributes），因此你不能直接访问它们。这就是为什么特性（attributes）被放在两对方括号内，而不是单独列出的原因。

数据属性

数据属性是键值对，并且每个数据属性拥有下列特性：

数据属性的特性（Attributes of a data property）

特性数据类型描述默认值
[[Value]]任何 Javascript 类型包含这个属性的数据值。undefined
[[Writable]]Boolean如果该值为 false，则该属性的 [[Value]] 特性不能被修改。false
[[Enumerable]]Boolean如果该值为 true，则该属性可以用 for...in 循环来枚举。
参见 属性的可枚举性和所有权。		false
[[Configurable]]Boolean如果该值为 false，则该属性不能被删除（对于访问器属性则不能被修改），并且除了 [[Value]] 和 [[Writable]] 以外的特性都不能被修改。false
特性类型描述
Read-onlyBooleanES5 [[Writable]]
DontEnumBooleanES5 [[Enumerable]]
DontDeleteBooleanES5 [[Configurable]]

访问器属性

访问器属性有一个或两个访问器函数（get 和 set）来存取数值。

备注

注意它是访问器属性，而非访问器方法。我们可以将函数作为值赋给 JavaScript 对象的访问器（使得对象表现得像一个类）——但这不会使对象变成类。

访问器属性具有以下特性（attributes）：

特性类型描述默认值
[[Get]]函数对象或者 undefined该函数使用一个空的参数列表，用于在有权访问的情况下读取属性值。参见 get。undefined
[[Set]]函数对象或者 undefined该函数有一个参数，用于在有权访问的情况下写入属性值。参见 set。undefined
[[Enumerable]]Boolean如果该值为 true，则该属性可以用 for...in 循环来枚举。false
[[Configurable]]Boolean如果该值为 false，则该属性不能被删除，且不能被转变成数据属性false

“标准的”对象和函数

一个 JavaScript 对象就是键和值之间的映射。键是一个字符串（或者 Symbol），值可以是任意类型的。这使得对象非常符合哈希表。

函数是一个附带可被调用功能的常规对象。

日期

当你想要显示日期时，毋庸置疑，使用 JavaScript 内建的 Date 对象。

有序集：数组和类型数组

数组是一种使用整数作为键（integer-keyed）属性并与长度（length）属性关联的常规对象。

此外，数组对象还继承了 Array.prototype 的一些操作数组的便捷方法。例如，indexOf()（搜索数组中的一个值）或 push()（向数组中添加一个元素），等等。这使得数组是表示列表或集合的最优选择。

类型数组(Typed Arrays) 是 ECMAScript 2015 中新定义的 JavaScript 内建对象，提供了一个基本的二进制数据缓冲区的类数组视图。下面的表格能帮助你找到对等的 C 语言数据类型：

类型取值范围占用字节数描述Web IDL 类型对等的 C 语言类型
Int8Array-128 到 12718 位有符号整数（补码）byteint8_t
Uint8Array0 到 25518 位无符号整数octetuint8_t
Uint8ClampedArray0 到 25518 位无符号整数（固定数组）octetuint8_t
Int16Array-32768 到 32767216 位有符号整数（补码）shortint16_t
Uint16Array0 到 65535216 位无符号整数unsigned shortuint16_t
Int32Array-2147483648 到 2147483647432 位有符号整数（补码）longint32_t
Uint32Array0 到 4294967295432 位无符号整数unsigned longuint32_t
Float32Array1.2E-38 到 3.4E38432 位 IEEE 浮点数（7 位有效数字，例如：1.1234567）unrestricted floatfloat
Float64Array5E-324 到 1.8E308864 位 IEEE 浮点数（16 位有效数字，例如：1.123...15）unrestricted doubledouble
BigInt64Array-2^63 到 2^63 - 1864 位有符号整数（补码）bigintint64_t (signed long long)
BigUint64Array0 到 2^64 - 1864 位无符号整数bigintuint64_t (unsigned long long)

带键的集合：Maps, Sets, WeakMaps, WeakSets

这些数据结构把对象的引用当作键，其在 ECMAScript 第 6 版中有介绍。当 Map 和 WeakMap 把一个值和对象关联起来的时候，Set 和 WeakSet 表示一组对象。 Map 和 WeakMaps 之间的差别在于，在前者中，对象键是可枚举的。这允许垃圾收集器优化后面的枚举（This allows garbage collection optimizations in the latter case）。

在纯 ECMAScript 5 下可以实现 Maps 和 Sets。然而，因为对象并不能进行比较（就对象“小于”示例来讲），所以查询必定是线性的。它们的原生实现（包括 WeakMap）所需要的查询时间则是相对恒定的（呈对数增长）。

通常，可以通过直接在对象上设置属性或使用 data-* 属性，将绑定数据到 DOM 节点。然而缺陷是在任何的脚本内，数据都运行在同样的上下文中。Map 和 WeakMap 能够方便地将数据私密地绑定到一个对象。

结构化数据：JSON

JSON（JavaScript Object Notation）是一种轻量级的数据交换格式，来源于 JavaScript，同时也被多种语言所使用。JSON 用于构建通用的数据结构。

标准库中更多的对象

JavaScript 有一个内置对象的标准库。请查看参考以了解更多对象。

使用 typeof 操作符判断对象类型

typeof 运算符可以帮助你查询变量的类型。要了解更多细节和注意事项请阅读参考页。

数据类型的转换

JavaScript是一种动态类型语言(dynamically typed language)。这意味着你在声明变量时可以不必指定数据类型，而数据类型会在代码执行时会根据需要自动转换。因此，你可以按照如下方式来定义变量：

var answer = 42;

然后，你还可以给同一个变量赋予一个字符串值，例如：

answer = "Thanks for all the fish...";

因为 JavaScript 是动态类型的，这种赋值方式并不会提示出错。

在包含的数字和字符串的表达式中使用加法运算符（+），JavaScript 会把数字转换成字符串。例如，观察以下语句：

x = "The answer is " + 42 // "The answer is 42"
y = 42 + " is the answer" // "42 is the answer"

在涉及其它运算符（译注：如下面的减号'-'）时，JavaScript语言不会把数字变为字符串。例如（译注：第一例是数学运算，第二例是字符串运算）：

"37" - 7 // 30
"37" + 7 // "377"

字符串转换为数字

有一些方法可以将内存中表示一个数字的字符串转换为对应的数字。

parseInt()和parseFloat()

parseInt 方法只能返回整数，所以使用它会丢失小数部分。另外，调用 parseInt 时最好总是带上进制(radix) 参数，这个参数用于指定使用哪一种进制。

将字符串转换为数字的另一种方法是使用一元加法运算符。

"1.1" + "1.1" = "1.11.1"
(+"1.1") + (+"1.1") = 2.2
// 注意：加入括号为清楚起见，不是必需的。

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