面试说:聊聊JavaScript中的数据类型

前言

请讲下 JavaScript 中的数据类型

前端面试中,估计大家都被这么问过。

答:Javascript 中的数据类型包括原始类型和引用类型。其中原始类型包括 null、undefined、boolean、string、symbol、bigInt、number。引用类型指的是 Object。

没错,我也是这么回答的,只是这通常是第一个问题,由这个问题可以引出很多很多的问题,比如

Null 和 Undefined 有什么区别?前端的判空有哪些需要注意的? typeof null 为什么是 object? 为什么 ES6 要提出 Symbol? BigInt 解决了什么问题? 为什么 0.1 + 0.2 !== 0.3? 你如何解决这个问题? 如何判断一个值是数组? ... 弱类型语言

因为 JavaScript 是弱类型语言或者说是动态语言。这意味着你不需要提前声明变量的类型,在程序运行的过程中,类型会被自动确定,也就是说你可以使用同一个变量保存不同类型的值

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

这一特性给我们带来便利的同时,也给我们带来了很多的类型错误。试想一下,假如 JS 说是强类型语言,那么各个类型之间没法转换,也就有了一层隔阂或者说一层保护,会不会更加好维护呢?——这或许就是 TypeScript 诞生的原因。

对 JavaScript 的数据类型掌握,是一个前端最基本的知识点

null 还是 undefinded 定义

undefined 表示未定义的变量。null 值表示一个空对象指针。

追本溯源: 一开始的时候,JavaScript 设计者 Brendan Eich 其实只是定义了 null,null 像在 Java 里一样,被当成一个对象。但是因为 JavaScript 中有两种数据类型:原始数据类型和引用数据类型。Brendan Eich 觉得表示"无"的值最好不是对象。

所以 Javascript 的设计是 null是一个表示"无"的对象,转为数值时为0;undefined是一个表示"无"的原始值,转为数值时为NaN。

Number(null)
// 0

5 + null
// 5

Number(undefined)
// NaN

5 + undefined
// NaN
Null 和 Undefined 的区别和应用

null表示"没有对象",即该处不应该有值。,典型的用法如下

作为函数的参数,表示该函数的参数不是对象。 作为对象原型链的终点。
Object.getPrototypeOf(Object.prototype)
// null

undefined表示"缺少值",就是此处应该有一个值,但是还没有定义。典型用法是:

变量被声明了,但没有赋值时,就等于 undefined。 调用函数时,应该提供的参数没有提供,该参数等于undefined。 对象没有赋值的属性,该属性的值为 undefined。 函数没有返回值时,默认返回 undefined。
var i;
i // undefined

function f(x){console.log(x)}
f() // undefined

var  o = new Object();
o.p // undefined

var x = f();
x // undefined
判空应该注意什么?

javaScript 五种空值和假值,分别为 undefined,null,false,"",0,NAN

这有时候很容易导致一些问题,比如

let a = 0;
console.log(a || '/'); // 本意是只要 a 为 null 或者 Undefined 的时候,输出 '/',但实际上只要是我们以上的五种之一就输出 '/'

当然我们可以写成

let a = 0;
if (a === null || a === undefined) {
  console.log('/');
} else {
  console.log(a);
}

始终不是很优雅,所以 ES规范 提出了空值合并操作符(??)

空值合并操作符(??)是一个逻辑操作符,当左侧的操作数为 null 或者 undefined 时,返回其右侧操作数,否则返回左侧操作数。

上面的例子可以写成:

let a = 0;
console.log(a??'/'); // 0
typeof null——JS 犯的错
typeof null // "object"

JavaScript 中的值是由一个表示类型的标签和实际数据值表示的。第一版的 JavaScript 是用 32 位比特来存储值的,且是通过值的低 1 位或 3 位来识别类型的,对象的类型标签是 000。如下

1:整型(int) 000:引用类型(object) 010:双精度浮点型(double) 100:字符串(string) 110:布尔型(boolean)

但有两个特殊值:

undefined,用整数−2^30(负2的30次方,不在整型的范围内) null,机器码空指针(C/C++ 宏定义),低三位也是000

由于 null 代表的是空指针(低三位也是 000 ),因此,null 的类型标签是 000,typeof null 也因此返回 "object"。

这个算是 JavaScript 设计的一个错误,但是也没法修改,毕竟修改的话,会影响目前现有的代码

Number——0.1+0.2 !== 0.3 现象

在 JavaScript 会存在类似如下的现象

0.1 + 0.2 
0.30000000000000004
原因

我们在对浮点数进行运算的过程中,需要将十进制转换成二进制。十进制小数转为二进制的规则如下:

对小数点以后的数乘以2,取结果的整数部分(不是1就是0),然后再用小数部分再乘以2,再取结果的整数部分……以此类推,直到小数部分为0或者位数已经够了就OK了。然后把取的整数部分按先后次序排列

根据上面的规则,最后 0.1 的表示如下:

0.000110011001100110011(0011无限循环)……

所以说,精度丢失并不是语言的问题,而是浮点数存储本身固有的缺陷。

JavaScript 是以 64 位双精度浮点数存储所有 Number 类型值,按照 IEEE754 规范,0.1 的二进制数只保留 52 位有效数字,即

1.100110011001100110011001100110011001100110011001101 * 2^(-4)

同理,0.2的二进制数为

1.100110011001100110011001100110011001100110011001101 * 2^(-3)

这样在进制之间的转换中精度已经损失。运算的时候如下

0.00011001100110011001100110011001100110011001100110011010
+0.00110011001100110011001100110011001100110011001100110100
------------------------------------------------------------
=0.01001100110011001100110011001100110011001100110011001110

所以导致了最后的计算结果中 0.1 + 0.2 !== 0.3

如何解决 将数字转成整数
function add(num1, num2) {
 const num1Digits = (num1.toString().split('.')[1] || '').length;
 const num2Digits = (num2.toString().split('.')[1] || '').length;
 const baseNum = Math.pow(10, Math.max(num1Digits, num2Digits));
 return (num1 * baseNum + num2 * baseNum) / baseNum;
}

类库NPM 上有许多支持 JavaScript 和 Node.js 的数学库,比如 math.js,decimal.js,D.js 等等

ES6ES6 在 Number 对象上新增了一个极小的常量——Number.EPSILON

Number.EPSILON
// 2.220446049250313e-16
Number.EPSILON.toFixed(20)
// "0.00000000000000022204"

引入一个这么小的量,目的在于为浮点数计算设置一个误差范围,如果误差能够小于 Number.EPSILON,我们就可以认为结果是可靠的。

function withinErrorMargin (left, right) {
    return Math.abs(left - right) < Number.EPSILON
}
withinErrorMargin(0.1+0.2, 0.3)
未来的解决方案——

目前处于 Stage 1 的提案。后文提到的 BigInt 扩展的是 JS 的正数边界,超过 2^53 安全整数问题。Decimal 则是解决JS的小数问题-2^53。这个议案在JS中引入新的原生类型:decimal(后缀m),声明这个数字是十进制运算。

let zero_point_three = 0.1m + 0.2m;
assert(zero_point_three === 0.3m);
// 提案中的例子
function calculateBill(items, tax) {
  let total = 0m;
  for (let {price, count} of items) {
    total += price * BigDecimal(count);
  }
  return BigDecimal.round(total * (1m + tax), {maximumFractionDigits: 2, round: "up"});
}

let items = [{price: 1.25m, count: 5}, {price: 5m, count: 1}];
let tax = .0735m;
console.log(calculateBill(items, tax));
拓展——浮点数在内存中的存储

所以最终浮点数在内存中的存储是什么样的呢?EEE754 对于浮点数表示方式给出了一种定义

(-1)^S * M * 2^E

各符号的意思如下:S,是符号位,决定正负,0时为正数,1时为负数。M,是指有效位数,大于1小于2。E,是指数位。

Javascript 是 64 位的双精度浮点数,最高的 1 位是符号位S,接着的 11 位是指数E,剩下的 52 位为有效数字M。

可借助 查看浮点数在内存中的二进制表示)

BigInt——突破最大的限制

JavaScript 的 Number 类型为 类型。 在 JavaScript 中最大的值为 2^53。

 任意精度数字类型,已经进入stage3规范。BigInt 可以表示任意大的整数。要创建一个 BigInt ,我们只需要在任意整型的字面量上加上一个 n 后缀即可。例如,把123 写成 123n。这个全局的 BigInt(number) 可以用来将一个 Number 转换为一个 BigInt,言外之意就是说,BigInt(123) === 123n。现在让我来利用这两点来解决前面我们提到问题:

Symbol——我是独一无二最靓的仔 定义

ES6 引入了一种新的原始数据类型 Symbol,表示独一无二的值

let s = Symbol();

typeof s
// "symbol"
应用场景

定义一组常量,保证这组常量都是不相等的。消除魔法字符串

对象中保证不同的属性名

let mySymbol = Symbol();

// 第一种写法
let a = {};
a[mySymbol] = 'Hello!';

// 第二种写法
let a = {
  [mySymbol]: 'Hello!'
};

// 第三种写法
let a = {};
Object.defineProperty(a, mySymbol, { value: 'Hello!' });

// 以上写法都得到同样结果
a[mySymbol] // "Hello!"
Vue 中的 provide 和 inject。provide 和 inject 可以允许一个祖先组件向其所有子孙后代注入一个依赖,不论组件层次有多深,并在起上下游关系成立的时间里始终生效。但这个侵入性也是非常强的,使用 Symbols 作为 key 可以避免对减少对组件代码干扰,不会有相同命名等问题 数组——对象中一个特殊的存在

请说下判断 Array 的方法?

为什么会问这个问题?

因为数组是一个特殊的存在,是我们平时接触得最多的数据结构之一,它是一个特殊的对象,它的索引就是“普通对象”的 key 值。但它又拥有一些“普通对象”没有的方法,比如 map 等

typeof 是 javascript 原生提供的判断数据类型的运算符,它会返回一个表示参数的数据类型的字符串。但我们不能通过 typeof 判断是否为数组。因为 typeof 数组和普通对象以及 null,都是返回 "object"

const a = null;
const b = {};
const c= [];
console.log(typeof(a)); //Object
console.log(typeof(b)); //Object
console.log(typeof(c)); //Object
判断数组的方法 Object.prototype.toString.call()。 每一个继承 Object 的对象都有 toString 方法,如果 toString 方法没有重写的话,会返回 [Object type],其中 type 为对象的类型
const a = ['Hello','Howard'];
const b = {0:'Hello',1:'Howard'};
const c = 'Hello Howard';
Object.prototype.toString.call(a);//"[object Array]"
Object.prototype.toString.call(b);//"[object Object]"
Object.prototype.toString.call(c);//"[object String]"
Array.isArray()
const a = [];
const b = {};
Array.isArray(a);//true
Array.isArray(b);//false

Array.isArray() 是 ES5 新增的方法,当不存在 Array.isArray() ,可以用 Object.prototype.toString.call() 实现

if (!Array.isArray) {
  Array.isArray = function(arg) {
    return Object.prototype.toString.call(arg) === '[object Array]';
  };
}
instanceof。instanceof 运算符可以用来判断某个构造函数的 prototype 属性所指向的對象是否存在于另外一个要检测对象的原型链上。因为数组的构造函数是 Array,所以可以通过以下判断。注意:因为数组也是对象,所以 a instanceof Object 也为 true
const a = [];
const b = {};
console.log(a instanceof Array);//true
console.log(a instanceof Object);//true,在数组的原型链上也能找到Object构造函数
console.log(b instanceof Array);//false
constructor。通过构造函数实例化的实例,拥有一个 constructor 属性。
function B() {};
let b = new B();
console.log(b.constructor === B) // true

而数组是由一个叫 Array 的函数实例化的。所以可以

let c = [];
console.log(c.constructor === Array) // true

注意:constructor 是会被改变的。所以不推荐这样判断

let c = [];
c.constructor = Object;
console.log(c.constructor === Array); // false
结论

根据上面的描述,个人推荐的判断方法有如下的优先级

isArray > Object.prototype.toString.call() > instanceof > constructor

总结

本文针对于 JavaScript 中部分常见的数据类型问题进行了讨论和分析。希望对大家面试或者平时的工作都能有所帮助。另外可能没有提及的比如类型转换等有机会再讨论一下

最后,欢迎大家关注我的公众号——前端杂货铺,技术问题多讨论~

参考
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