【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、Number、String、Symbol、BigInt。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

1. 作为函数的参数，表示该函数的参数不是对象。
2. 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：

1. 变量被声明了，但没有赋值时，就等于 undefined。
2. 调用函数时，应该提供的参数没有提供，该参数等于undefined。
3. 对象没有赋值的属性，该属性的值为 undefined。
4. 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——TC39 Decimal proposal[1]

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 这个可视化工具[2] 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 双精度IEEE 754 64位浮点[3]类型。在 JavaScript 中最大的值为 2^53。

`BigInt`[4] 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 = {

};

// 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

参考

• undefined与null的区别[5]
• The history of “typeof null”[6]
• 0.1 + 0.2不等于0.3？为什么JavaScript有这种“骚”操作？[7]
• 深入理解JavaScript中的精度丢失[8]
• JavaScript著名面试题: 0.1 + 0.2 !== 0.3，即将成为过去[9]
• [译]BigInt：JavaScript 中的任意精度整型[10]
• ECMAScript 6 入门[11]
• 在JavaScript中，如何判断数组是数组？[12]

Reference

[1]TC39 Decimal proposal: https://link.zhihu.com/?target=https%3A//github.com/tc39/proposal-decimal

[2]这个可视化工具: https://babbage.cs.qc.cuny.edu/IEEE-754.old/Decimal.html

[3]双精度IEEE 754 64位浮点: https://en.wikipedia.org/wiki/Floating-point_arithmetic

[4]BigInt: https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/JavaScript/Reference/Global_Objects/BigInt

[5]undefined与null的区别: https://www.ruanyifeng.com/blog/2014/03/undefined-vs-null.html

[6]The history of “typeof null”: https://2ality.com/2013/10/typeof-null.html

[7]0.1 + 0.2不等于0.3？为什么JavaScript有这种“骚”操作？: https://juejin.cn/post/6844903680362151950

[8]深入理解JavaScript中的精度丢失: https://juejin.cn/post/6844903620140335112

[9]JavaScript著名面试题: 0.1 + 0.2 !== 0.3，即将成为过去: https://zhuanlan.zhihu.com/p/225490777

[10][译]BigInt：JavaScript 中的任意精度整型: https://juejin.cn/post/6844903601601511431

[11]ECMAScript 6 入门: https://es6.ruanyifeng.com/

[12]在JavaScript中，如何判断数组是数组？: https://segmentfault.com/a/1190000006150186