深入了解JS 数据类型

由于JavaScript 是弱类型语言，而且JavaScript 声明变量的时候并没有预先确定的类型，变量的类型就是其值的类型，也就是说「变量当前的类型由其值所决定」,夸张点说上一秒是String，下一秒可能就是个Number类型了，这个过程可能就进行了某些操作发生了强制类型转换。虽然弱类型的这种「不需要预先确定类型」的特性给我们带来了便利，同时也会给我们带来困扰，为了能充分利用该特性就必须掌握类型转换的原理。本文我们将深入了解JavaScript 的类型机制。

JS 类型分类

JS内置数据类型有 8 种类型，分别是：undefined、Null、Boolean、Number、String、BigInt、Symbol、Object。

其中又可分为「基础类型」和「引用类型」。

「基础类型」：undefined、Null、Boolean、Number、String、BigInt、Symbol
「引用类型」：统称为 Object 类型。细分的话，有：Object 类型、Array 类型、Date 类型、RegExp 类型、Function 类型等。

依据「存储方式」不同，数据类型大致可以分成两类：

「基础类型」存储在「栈内存」，被引用或拷贝时，会创建一个完全相等的变量。
「引用类型」存储在「堆内存」，在「栈内存」存储的是地址，多个引用指向同一个内存地址。

可以通过以下栗子加深理解：

const obj1 = {
  name: 'obj1',
  id: '123'
}
const obj2 = obj1;
console.log(obj1.name); // obj1
obj2.name = 'obj2';
console.log(obj1.name); // obj2
console.log(obj2.name); // obj2

当obj2的name被修改后，obj1的name也随之改变，这里就体现了引用类型的“共享”的特性，即这两个值都存在同一块内存中共享，一个发生了改变，另外一个也随之跟着变化。

JS 类型转换

ToPrimitive

string 、number 、boolean 和 nullundefined 这五种类型统称为「原始类型」（Primitive），表示不能再细分下去的基本类型。

ToPrimitive对原始类型不发生转换处理，只「针对引用类型（object）的」，其目的是将引用类型（object）转换为非对象类型，也就是原始类型。

toPrimitive(obj: any, preferedType?: 'string' |'number')

ToPrimitive 运算符「接受一个值，和一个可选的期望类型作参数」。ToPrimitive 运算符将值转换为非对象类型，如果对象有能力被转换为不止一种原语类型，可以使用可选的 「期望类型」 来暗示那个类型。

它内部方法，将任意值转换成原始值，转换规则如下：

preferedType为string:

先调用obj的toString方法，如果为原始值，则return，否则进行第2步
调用obj的valueOf方法，如果为原始值，则return，否则进行第3步
抛出TypeError 异常

preferedType为number:

先调用obj的valueOf方法，如果为原始值，则return，否则进行第2步
调用obj的toString方法，如果为原始值，则return，否则第3步
抛出TypeError 异常

preferedType参数为空

该对象为Date，则type被设置为String
否则，type被设置为Number

接着，我们看下各个对象的转换实现：

「对象」	「valueOf()」	toString()	「默认 preferedType」
Object	原值	"[object Object]"	Number
Function	原值	"function func() {...}" or "() => {...}"	Number
Array	原值	"a, b, c,..."	Number
Date	数字	例如："Thu Nov 11 2021 19:49:37 GMT+0800 (中国标准时间)"	String

数组的toString()可以等效为join(",")，遇到null, undefined都被忽略，遇到symbol直接报错，遇到无法ToPrimitive的对象也报错。
使用模板字符串或者使用String()包装时，preferedType=string，即优先调用 .toString()。

例如：

[1, null, undefined, 2].toString() // '1,,,2'
// Uncaught TypeError: Cannot convert a Symbol value to a string
[1, Symbol('x')].toString()
// Uncaught TypeError: Cannot convert object to primitive value
[1, Object.create(null)].toString()

toString

toString()方法返回一个表示该对象的字符串。

每个对象都有一个 toString() 方法，当对象被表示为「文本值」时或者当以期望「字符串」的方式引用对象时，该方法被自动调用。

「【注】」toString()和valueOf() 在特定的场合下会自行调用。

valueOf

Object.prototype.valueOf()方法返回指定对象的原始值。

JavaScript 调用 valueOf() 方法用来把对象转换成原始类型的值（数值、字符串和布尔值）。但是我们很少需要自己调用此函数，valueOf 方法一般都会被 JavaScript 自动调用。

不同内置对象的valueOf实现：

String => 返回字符串值
Number => 返回数字值
Date => 返回一个数字，即时间值
Boolean => 返回Boolean的this值
Object => 返回this

下面来看几个栗子：

const Str = new String('123');
console.log(Str.valueOf());//123
const Num = new Number(123);
console.log(Num.valueOf());//123
const Date = new Date();
console.log(Date.valueOf()); //1637131242574
const Bool = new Boolean('123');
console.log(Bool.valueOf());//true
var Obj = new Object({valueOf:()=>{
    return 1
}})
console.log(Obj.valueOf());//1

Number

Number运算符转换规则：

null 转换为 0
undefined 转换为 NaN
true 转换为 1，false 转换为 0
字符串转换时遵循数字常量规则，转换失败返回NaN

**【注】**对象这里要先转换为原始值，调用ToPrimitive转换，type指定为number了，继续回到ToPrimitive进行转换。

接下来看几个栗子：

Number("0") // 0
Number("") // 0
Number("   ") // 0
Number("\n") // 0
Number("\t") // 0
Number(null) // 0
Number(false) // 0
Number(true) // 1
Number(undefined); // NaN
Number("x"); // NaN
Number({}); // NaN

String

String 运算符转换规则

null 转换为 'null'
undefined 转换为 undefined
true 转换为 'true'，false 转换为 'false'
数字转换遵循通用规则，极大极小的数字使用指数形式

**【注】**对象这里要先转换为原始值，调用ToPrimitive转换，type就指定为string了，继续回到ToPrimitive进行转换。

接下来看几个栗子：

String(null)                 // 'null'
String(undefined)            // 'undefined'
String(true)                 // 'true'
String(1)                    // '1'
String(-1)                   // '-1'
String(0)                    // '0'
String(-0)                   // '0'
String(Math.pow(1000,10))    // '1e+30'
String(Infinity)             // 'Infinity'
String(-Infinity)            // '-Infinity'
String({})                   // '[object Object]'
String([1,[2,3]])            // '1,2,3'
String(['koala',1])          //koala,1

Boolean

ToBoolean 运算符转换规则

除了下述 6 个值转换结果为 false，其他全部为true：

undefined
null
-0
0或+0
NaN
''（空字符串）

假值以外的值都是真值。其中包括所有对象（包括空对象）的转换结果都是true，甚至连false对应的布尔对象new Boolean(false)也是true

接下来看几个栗子：

Boolean(undefined) // false
Boolean(null) // false
Boolean(0) // false
Boolean(NaN) // false
Boolean('') // false
Boolean({}) // true
Boolean([]) // true
Boolean(new Boolean(false)) // true

什么时候转 string

字符串的自动转换，主要发生在字符串的「加法运算」时。当一个值为字符串，另一个值为非字符串，则后者转为字符串。

遇到对象先执行ToPrimitive转换为基本类型，然后按照基本类型的规则处理

// {}.toString() === "[object Object]"
1 + {} === "1[object Object]"
// [2, 3].toString() === "2,3"
1 + [2, 3] === "12,3"
[1] + [2, 3] === "1,2,3"
function test() {}
// test.toString() === "function test() {}"
10 + test === "10function test() {}"

加法过程中，遇到字符串，则会被处理为「字符串拼接」

上面的对象最后也都转成了字符串，遵循本条规则。接着来几个纯字符串的例子:

1 + "1" === "11"
1 + 1 === 2
1 + 1 + "1" === "21"
"1" + 1 === "11"
"1" + "1" === "11"
1 + "1" + 1 === "111"

对象字面量{}在最前面则不代表对象

不是对象是什么？我们看看下面这个栗子：

// [].toString() === "";
// {}.toString() === "[object Object]";
[] + {} === "[object Object]";
// { // empty block } + [] => [].toString() => "" => Number("") => 0
{} + [] === 0;
{ a: 2 } + [] === 0;

先说 [] + {} 。一个数组加一个对象。加法会进行隐式类型转换，规则是调用其 valueOf() 或 toString() 以取得一个非对象的值（primitive value）。如果两个值中的任何一个是字符串，则进行字符串串接，否则进行数字加法。[] 和 {} 的 valueOf() 都返回对象自身，所以都会调用 toString()，最后的结果是字符串串接。[].toString() 返回空字符串，({}).toString() 返回"[object Object]"。最后的结果就是"[object Object]"。

然后说 {} + []。看上去应该和上面一样。但是 {} 除了表示一个对象之外，也可以表示一个空的 block。在 [] + {} 中，[] 被解析为数组，因此后续的+被解析为加法运算符，而 {}就解析为对象。但在{} + []中，{} 被解析为空的 block，随后的 +被解析为正号运算符。即实际上成了：{ // empty block } + []即对一个空数组执行正号运算，实际上就是把数组转型为数字。首先调用 [].valueOf() 。返回数组自身，不是primitive value，因此继续调用[].toString() ，返回空字符串。空字符串转型为数字，返回0，即最后的结果。

「【注】」{}+[] 如果被parse成statement的话，{}会被parse成空的block，但是在需要被parse成expression的话，就会被parse成空的Object。所以{}+[]和console.log({}+[])的输出结果还不一样，因为参数列表只接受expression。

什么时候转 Number

加法操作时，遇到非字符串的基本类型，都会转Number（「除了加法运算符，其他运算符都会把运算自动转成数值。」）

1 + true === 2
1 + false === 1
1 + null === 1
1 + undefined // NaN

减法操作时，一律需要把类型转换为Number，进行数学运算

3 - 1 === 2
3 - '1' === 2
'3' - 1 === 2
'3' - '1' - '2' === 0
// [].toString() => "" => Number(...) => 0
3 - [] === 3
// {}.toString() => "[object Object]" => Number(...) => NaN
3 - {} // NaN

+x 和一元运算 + x 是等效的（以及- x)，都会强制转换成Number

+ 0 === 0
- 0 === -0
1 + + "1" === 2
1 + + + + ["1"] === 2
// 负负得正
1 + - + - [1] === 2
// 负负得正
1 - + - + 1 === 2
1 - + - + - 1 === 0
1 + + [""] === 1
// ["1", "2"].toString() => "1,2" => Number(...) => NaN
1 + + ["1", "2"] // NaN
// 多出来的 + 是一元操作符，操作数是后面那个 undefined，Number(undefined) => NaN
("ba" + + undefined + "a").toLowerCase() === "banana"

在宽松的==的比较中，Number优先于String，下面以x == y为例：

如果x,y均为number，直接比较
如果存在对象，ToPrimitive()type为number进行转换，再进行后面比较
存在boolean，按照ToNumber将boolean转换为1或者0，再进行后面比较
如果x为string，y为number，x转成number进行比较

什么时候转 Boolean

布尔比较时
if(obj) , while(obj)等判断时或者 「三元运算符」只能够包含布尔值

// 条件部分的每个值都相当于false，使用否定运算符后，就变成了true
if ( !undefined && !null && !0 && !NaN && !'' ) {
  console.log('true');
} // true
//下面两种情况也会转成布尔类型
expression ? true : false
!! expression

宽松相等 ==

相等于、全等都需要对类型进行判断，当类型不一致时，宽松相等会触发隐式转换。下面介绍规则：

对象与对象类型一致，不做转换

{} != {}
[] != {}
[] != []

对象与基本类型，对象先执行ToPrimitive转换为基本类型

// 小心代码块
"[object Object]" == {}
[] == ""
[1] == "1"
[1,2] == "1,2"

数字与字符串类型对比时，字符串总是转换成数字

"2" == 2
[] == 0
[1] == 1
// [1,2].toString() => "1,2" => Number(...) => NaN
[1,2] != 1

布尔值先转换成数字，再按数字规则操作

// [] => "" => Number(...) => 0
// false => 0
[] == false
// [1] => "1" => 1
// true => 1
[1] == true
// [1,2] => "1,2" => NaN
// true => 1
[1,2] != true
"0" == false
"" == false

null、undefined、symbol

null、undefined与任何非自身的值对比结果都是false，但是null == undefined 是一个特例。

null == null
undefined == undefined
null == undefined
null != 0
null != false
undefined != 0
undefined != false
Symbol('x') != Symbol('x')

对比 < >

对比不像相等，可以严格相等（===）防止类型转换，对比一定会存在隐式类型转换。

对象总是先执行ToPrimitive为基本类型

[] < [] // false
[] <= {} // true
{} < {} // false
{} <= {} // true

任何一边出现「非字符串」的值，则一律转换成「数字」做对比

// ["06"] => "06" => 6
["06"] < 2   // false 
["06"] < "2" // true
["06"] > 2   // true
5 > null     // true
-1 < null    // true
0 <= null    // true
0 <= false   // true
0 < false    // false
// undefined => Number(...) => NaN
5 > undefined // false

JS 数据类型判断

typeof

typeof操作符可以区分「基本类型」，「函数」和「对象」。

判断结果: 'string'、'number'、'boolean'、'undefined'、'function'、'symbol'、'bigInt'、'object'

console.log(typeof null) // object
console.log(typeof undefined) // undefined
console.log(typeof 1) // number
console.log(typeof 1.2) // number
console.log(typeof "hello") // string
console.log(typeof true) // boolean
console.log(typeof Symbol()) // symbol
console.log(typeof (() => {})) // function
console.log(typeof {}) // object
console.log(typeof []) // object
console.log(typeof /abc/) // object
console.log(typeof new Date()) // object

缺点：

typeof有个明显的bug就是typeof null为object;
typeof无法区分各种内置的对象，如Array, Date等。

接下来讲简单介绍一下原理：

JS是动态类型的变量，每个变量在存储时除了存储变量值外，还需要存储变量的类型。JS里使用32位（bit）存储变量信息。低位的1~3个bit存储变量类型信息，叫做类型标签(type tag)

.... XXXX X000 // object
.... XXXX XXX1 // int
.... XXXX X010 // double
.... XXXX X100 // string
.... XXXX X110 // boolean

只有int类型的type tag使用1个bit，并且取值为1，其他都是3个bit, 并且低位为0。这样可以通过type tag低位取值判断是否为int数据；
为了区分int，还剩下2个bit，相当于使用2个bit区分这四个类型：object, double, string, boolean；
但是null，undefined和Function并没有分配type tag。

「如何识别Function」

函数并没有单独的type tag，因为函数也是对象。typeof内部判断如果一个对象实现了[[call]]内部方法则认为是函数。

「如何识别undefined」

undefined变量存储的是个特殊值JSVAL_VOID（0-2^30），typeof内部判断如果一个变量存储的是这个特殊值，则认为是undefined。

#define JSVAL_VOID              INT_TO_JSVAL(0 - JSVAL_INT_POW2(30))

「如何识别null」

null变量存储的也是个特殊值JSVAL_NULL，并且恰巧取值是空指针机器码(0)，正好低位bit的值跟对象的type tag是一样的，这也导致著名的bug:

typeof null // object

有很多方法可以判断一个变量是一个非null的对象，例如：

// 利用Object函数的装箱功能
function isObject(obj) {
    return Object(obj) === obj;
}
isObject({}) // true
isObject(null) // false

instanceof

语法：A instanceof B , 即判断A是否为B类型的实例，也可以理解为B的prototype是否在A的原型链上

Object.create({}) instanceof Object // true
Object.create(null) instanceof Object // false
Function instanceof Object // true
Function instanceof Function // true
Object instanceof Object // true
[] instanceof Array // true
{a: 1} instanceof Object // true
new Date() instanceof Date // true
// 对于基本类型，使用字面量声明的方式可以正确判断类型
new String('dafdsf') instanceof String // true
'xiaan' instanceof String // false, 原型链不存在

作为类型判断的一种方式，instanceof 操作符不会对变量object进行隐式类型转换：

"" instanceof String; // false，基本类型不会转成对象
new String('') instanceof String; // true

对于没有原型的对象或则基本类型直接返回false：

1 instanceof Object // false
Object.create(null) instanceof Object // false

B必须是个对象。并且大部分情况要求是个构造函数（即要具有prototype属性）

// TypeError: Right-hand side of 'instanceof' is not an object
1 instanceof 1
// TypeError: Right-hand side of 'instanceof' is not callable
1 instanceof ({})
// TypeError: Function has non-object prototype 'undefined' in instanceof check
({}) instanceof (() => {})

「原理：」

// 自定义 instanceof
function myInstanceof(obj, objType) {
  // 首先用typeof来判断基础数据类型，如果是，直接返回false
  if(typeof obj !== 'object' || obj === null) return false;
  // getProtypeOf是Object对象自带的API，能够拿到参数的原型对象
  let proto = Object.getPrototypeOf(obj);
  while(true) {  //循环往下寻找，直到找到相同的原型对象
    if(proto === null) return false;
    if(proto === objType.prototype) return true;//找到相同原型对象，返回true
    proto = Object.getPrototypeof(proto);
  }
}
// 验证一下自己实现的myInstanceof是否OK
console.log(myInstanceof(new Array('2','3'), Array));    // true
console.log(myInstanceof(123, Number));                // false
console.log(myInstanceof(new Number(123), Number));   //true

Object.prototype.toString

对于 Object.prototype.toString() 方法，会返回一个形如 "[object XXX]" 的字符串

Object.prototype.toString.call(null)   //"[object Null]"
Object.prototype.toString.call(undefined) //"[object Undefined]"
Object.prototype.toString.call(1)    // "[object Number]"
Object.prototype.toString.call('Miss U')  // “[object String]"
Object.prototype.toString.call(true)  // "[object Boolean]"
Object.prototype.toString({})       // "[object Object]"
Object.prototype.toString.call({})  // "[object Object]"
Object.prototype.toString.call(function(){})  // ”[object Function]"
Object.prototype.toString.call([])       //"[object Array]"
Object.prototype.toString.call(/123/g)    //"[object RegExp]"
Object.prototype.toString.call(new Date()) //"[object Date]"
Object.prototype.toString.call(document)  //[object HTMLDocument]"
Object.prototype.toString.call(window)   //"[object Window]"

如果实参是个基本类型，会自动转成对应的引用类型;
Object.prototype.toString不能区分基本类型的，只是用于区分各种对象；
null和undefined不存在对应的引用类型，内部特殊处理了;

「原理：」

每个对象都有个内部属性[[Class]]，内置对象的[[Class]]的值都是不同的（"Arguments", "Array", "Boolean", "Date", "Error", "Function", "JSON", "Math", "Number", "Object", "RegExp", "String"），并且目前[[Class]]属性值只能通过Object.prototype.toString访问。而Object.prototype.toString内部先访问对象的Symbol.toStringTag属性值拼接返回值的。

Object.prototype.toString的内部逻辑：

如果实参是undefined, 则返回"[object Undefined]"；
如果实参是null, 则返回"[object Null]"；
把实参转成对象
获取对象的Symbol.toStringTag属性值subType

如果subType是个字符串，则返回[object subType]
否则获取对象的[[Class]]属性值type，并返回[object type]

最后，我们可以封装一个通用的类型检测方法：

function getPrototype(obj){
  let type  = typeof obj;
  if (type !== "object") {    // 先进行typeof判断，如果是基础数据类型，直接返回
    console.log(obj,':',res)
    return type;
  }
  // 对于typeof返回结果是object的，再进行如下的判断，正则返回结果
  const res = Object.prototype.toString.call(obj).replace(/^\[object (\S+)\]$/, '$1')
  console.log(obj,'=',res);
  return res;
}
getPrototype([])     // "Array" typeof []是object，因此toString返回
getPrototype('abc')  // "string" typeof 直接返回
getPrototype(window) // "Window" toString返回
getPrototype(null)   // "Null"首字母大写，typeof null是object，需toString来判断
getPrototype(undefined)   // "undefined" typeof 直接返回
getPrototype()            // "undefined" typeof 直接返回
getPrototype(function(){}) // "function" typeof能判断，因此首字母小写
getPrototype(/123/g)      //"RegExp" toString返回

深入了解JS 数据类型

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JS 类型分类

JS 类型转换

ToPrimitive

toString

valueOf

Number

String

Boolean

什么时候转 string

什么时候转 Number

什么时候转 Boolean

宽松相等 ==

对比 < >

JS 数据类型判断

typeof

instanceof

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