2022重温“JavaScript数据类型和数据结构”的基础知识-工具盒子

谈到"JavaScript数据类型和数据结构"，对于前端开发工程师来说已经很熟悉了。今天我一起来回顾下关于类型和数据结构的基础知识。
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 {#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：

var foo = 42;    // foo is a Number now
foo = "bar"; // foo is a String now
foo = true;  // foo is a Boolean now

数据类型 {#数据类型}

最新的 ECMAScript 标准定义了 8 种数据类型:

7 种原始类型，使用 typeof 运算符检查:
- undefined：typeof instance === "undefined"
- Boolean：typeof instance === "boolean"
- Number：typeof instance === "number"
- String：typeof instance === "string
- BigInt：typeof instance === "bigint"
- Symbol ：typeof instance === "symbol"
- null：typeof instance === "object"。
Object：typeof instance === "object"。任何 constructed 对象实例的特殊非数据结构类型，也用做数据结构：new Object，new Array，new Map，new Set，new WeakMap，new WeakSet，new Date，和几乎所有通过 new keyword 创建的东西。

记住 typeof 操作符的唯一目的就是检查数据类型，如果我们希望检查任何从 Object 派生出来的结构类型，使用 typeof 是不起作用的，因为总是会得到 "object"。检查 Object 种类的合适方式是使用 instanceof 关键字。但即使这样也存在误差。

原始值( primitive values ) {#原始值_primitive_values}

除 Object 以外的所有类型都是不可变的（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}

Null 类型只有一个值： null，更多详情可查看 null 和 Null 。

Undefined 类型 {#undefined_类型}

一个没有被赋值的变量会有个默认值 undefined，更多详情可查看 undefined 和 Undefined。

数字类型 {#数字类型}

根据 ECMAScript 标准，JavaScript 中只有一种数字类型：基于 IEEE 754 标准的双精度 64 位二进制格式的值（-(2^53^ -1) 到 2^53^ -1）。它并没有为整数给出一种特定的类型 。除了能够表示浮点数外，还有一些带符号的值：+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。另外在 ECMAScript 6 中，你也可以通过 Number.isSafeInteger() 方法还有 Number.MAX_SAFE_INTEGER 和 Number.MIN_SAFE_INTEGER 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 中的数字不再安全了，也就是只有 second mathematical interger 可以在 JavaScript 数字类型中正确表现。

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）。在实践中，这也几乎没有影响。例如 +0 === -0 为真。但是，你可能要注意除以0的时候：

42 / +0; // Infinity
42 / -0; // -Infinity

尽管一个数字常常仅代表它本身的值，但 JavaScript 提供了一些位运算符。这些位运算符和一个单一数字通过位操作可以用来表现一些布尔值。然而自从 JavaScript 提供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）后，这种方式通常被认为是不好的。位操作也容易使代码难以阅读，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，比如试图应付本地存储的存储限制。位操作只应该是用来优化尺寸的最后选择。

BigInt 类型 {#bigint_类型}

BigInt类型是 JavaScript 中的一个基础的数值类型，可以用任意精度表示整数。使用 BigInt，您可以安全地存储和操作大整数，甚至可以超过数字的安全整数限制。BigInt 是通过在整数末尾附加 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。您可以在下面的示例中观察到这一点，其中递增Number.MAX_SAFE_INTEGER会返回预期的结果：

> const x = 2n ** 53n;
9007199254740992n
> const y = x + 1n;
9007199254740993n

可以对BigInt使用运算符+、*、-、**和%，就像对数字一样。BigInt 严格来说并不等于一个数字，但它是松散的。

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

BigInt不能与数字互换操作。否则，将抛出TypeError。

字符串类型 {#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。

不同于类 C 语言，JavaScript 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操作符 (+) 或者 String.concat().

注意代码中的"字符串类型"！ {#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：

容易连接构造复杂的字串符
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 values, XMLHttpRequest当使用responseText等的时候回应) 而且他只能与字符串一同使用。

使用约定，字符串一般可以用来表达任何数据结构。这不是一个好主意。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。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。

表达文本数据和符号数据时候推荐使用字符串。当表达复杂的数据时，使用字符串解析和适当的缩写。

符号类型 {#符号类型}

符号(Symbols)是 ECMAScript 第6版新定义的。符号类型是唯一的并且是不可修改的, 并且也可以用来作为 Object 的 key 的值(如下). 在某些语言当中也有类似的原子类型(Atoms). 你也可以认为为它们是 C 里面的枚举类型. 更多细节请看 Symbol 和 Symbol 。

对象 {#对象}

在计算机科学中, 对象是指内存中的可以被标识符引用的一块区域.

属性 {#属性}

在 JavaScript 里，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。（也就是说，你定义一个var a = "Hello"，那么a本身就会有a.substring这个方法，以及a.length这个属性，以及其它；如果你定义了一个对象，var a = {}，那么 a 就会自动有 a.hasOwnProperty 及 a.constructor 等属性和方法。）而后，这些属性还可以被增减。属性的值可以是任意类型，包括具有复杂数据结构的对象。属性使用键来标识，它的键值可以是一个字符串或者符号值（Symbol）。

ECMAScript 定义的对象中有两种属性：数据属性和访问器属性。

数据属性 {#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]] 特性不能被改变。 | false | | [[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，并且除了 [[Value]] 和 [[Writable]] 以外的特性都不能被改变。 | false |

| 属性 | 类型 | 描述 | |------------|---------|---------------------------------------------| | Read-only | Boolean | ES5 [[Writable]] 属性的反状态(Reversed state) | | DontEnum | Boolean | ES5 [[Enumerable]] 属性的反状态 | | DontDelete | Boolean | ES5 [[Configurable]] 属性的反状态 | [过时的属性(在ECMAScript 3定义的, 在ECMAScript 5被重命名)]

访问器属性 {#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，并且有以下特性:

| 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，能够在有权访问的情况下读取属性值。另见 get。 | undefined | | [[Set]] | 函数对象或者 undefined | 该函数有一个参数，用来写入属性值，另见 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，并且不能被转变成一个数据属性。 | false | [一个访问器属性的特性]

注意：这些特性只有 JavaScript 引擎才用到，因此你不能直接访问它们。所以特性被放在两对方括号中，而不是一对。

"标准的" 对象, 和函数 {#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值。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 {#日期}

当你想要显示日期时，毋庸置疑，使用内建的 Date 对象。

有序集: 数组和类型数组 {#有序集_数组和类型数组}

数组是一种使用整数作为键(integer-key-ed)属性和长度(length)属性之间关联的常规对象。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) or 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 Edition 6 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：

TypedArray objects {#typedarray_objects}

| Type | Value Range | Size in bytes | Description | Web IDL type | Equivalent C type | |---------------------|-----------------------------------------------------------------|---------------|------------------------------------------------------------------------------------|-----------------------|---------------------------------| | Int8Array | -128 to 127 | 1 | 8-bit two's complement signed integer | byte | int8_t | | Uint8Array | 0 to 255 | 1 | 8-bit unsigned integer | octet | uint8_t | | Uint8ClampedArray | 0 to 255 | 1 | 8-bit unsigned integer (clamped) | octet | uint8_t | | Int16Array | -32768 to 32767 | 2 | 16-bit two's complement signed integer | short | int16_t | | Uint16Array | 0 to 65535 | 2 | 16-bit unsigned integer | unsigned short | uint16_t | | Int32Array | -2147483648 to 2147483647 | 4 | 32-bit two's complement signed integer | long | int32_t | | Uint32Array | 0 to 4294967295 | 4 | 32-bit unsigned integer | unsigned long | uint32_t | | Float32Array | -3.4E38 to 3.4E38 and 1.2E-38 is the min positive number | 4 | 32-bit IEEE floating point number (7 significant digits e.g., 1.234567) | unrestricted float | float | | Float64Array | -1.8E308 to 1.8E308 and 5E-324 is the min positive number | 8 | 64-bit IEEE floating point number (16 significant digits e.g., 1.23456789012345) | unrestricted double | double | | BigInt64Array | -2^63 to 2^63 - 1 | 8 | 64-bit two's complement signed integer | bigint | int64_t (signed long long) | | BigUint64Array | 0 to 2^64 - 1 | 8 | 64-bit unsigned integer | bigint | uint64_t (unsigned long long) |

键控集: 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。他们本地实现（包括WeakMaps）查询所花费的时间可能是对数增长。

通常，可以通过直接在对象上设置属性或着使用 data-*属性，来绑定数据到 DOM 节点。然而缺陷是在任何的脚本里，数据都运行在同样的上下文中。Maps 和 WeakMaps 方便将数据私密的绑定到一个对象。