你不懂 JS:类型与文法 第三章:原生类型

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原文链接: www.jianshu.com

在第一和第二章中,我们几次提到了各种内建类型,通常称为“原生类型”,比如StringNumber。现在让我们来仔细检视它们。

这是最常用的原生类型的一览:

  • String()
  • Number()
  • Boolean()
  • Array()
  • Object()
  • Function()
  • RegExp()
  • Date()
  • Error()
  • Symbol() —— 在ES6中被加入的!

如你所见,这些原生类型实际上是内建函数。

如果你拥有像Java语言那样的背景,JavaScript的String()看起来像是你曾经用来创建字符串值的String(..)构造器。所以,你很快就会观察到你可以做这样的事情:

var s = new String( "Hello World!" );

console.log( s.toString() ); // "Hello World!"

这些原生类型的每一种确实可以被用作一个原生类型的构造器。但是被构建的东西可能与你想象的不同:

var a = new String( "abc" );

typeof a; // "object" ... 不是 "String"

a instanceof String; // true

Object.prototype.toString.call( a ); // "[object String]"

创建值的构造器形式(new String("abc"))的结果是一个基本类型值("abc")的包装器对象。

重要的是,typeof显示这些对象不是它们自己的特殊 类型,而是object类型的子类型。

这个包装器对象可以被进一步观察,像这样:

console.log( a );

这个语句的输出会根据你使用的浏览器变化,因为对于开发者的查看,开发者控制台可以自由选择它认为合适的方式来序列化对象。

注意: 在写作本书时,最新版的Chrome打印出这样的东西:String {0: "a", 1: "b", 2: "c", length: 3, [[PrimitiveValue]]: "abc"}。但是老版本的Chrome曾经只打印出这些:String {0: "a", 1: "b", 2: "c"}。当前最新版的Firefox打印String ["a","b","c"],但它曾经以斜体字打印"abc",点击它可以打开对象查看器。当然,这些结果是总频繁变更的,而且你的体验也许不同。

重点是,new String("abc")"abc"创建了一个字符串包装器对象,而不仅是基本类型值"abc"本身。

内部[[Class]]

typeof的结果为"object"的值(比如数组)被额外地打上了一个内部的标签属性[[Class]](请把它考虑为一个内部的分类方法,而非与传统的面向对象编码的类有关)。这个属性不能直接地被访问,但通常可以间接地通过在这个值上借用默认的Object.prototype.toString(..)方法调用来展示。举例来说:

Object.prototype.toString.call( [1,2,3] );            // "[object Array]"

Object.prototype.toString.call( /regex-literal/i );    // "[object RegExp]"

所以,对于这个例子中的数组来说,内部的[[Class]]值是"Array",而对于正则表达式,它是"RegExp"。在大多数情况下,这个内部的[[Class]]值对应于关联这个值的内建的原生类型构造器(见下面的讨论),但事实却不总是这样。

基本类型呢?首先,nullundefined

Object.prototype.toString.call( null );            // "[object Null]"
Object.prototype.toString.call( undefined );    // "[object Undefined]"

你会注意到,不存在Null()Undefined()原生类型构造器,但不管怎样"Null""Undefined"是被暴露出来的内部[[Class]]值。

但是对于像stringnumber,和boolean这样的简单基本类型,实际上会启动另一种行为,通常称为“封箱(boxing)”(见下一节“封箱包装器”):

Object.prototype.toString.call( "abc" );    // "[object String]"
Object.prototype.toString.call( 42 );        // "[object Number]"
Object.prototype.toString.call( true );        // "[object Boolean]"

在这个代码段中,每一个简单基本类型都自动地被它们分别对应的对象包装器封箱,这就是为什么"String""Number",和"Boolean"分别被显示为内部[[Class]]值。

注意: 从ES5发展到ES6的过程中,这里展示的toString()[[Class]]的行为发生了一点儿改变,但我们会在本系列的 ES6与未来 一书中讲解它们的细节。

封箱包装器

这些对象包装器服务于一个非常重要的目的。基本类型值没有属性或方法,所以为了访问.length.toString()你需要这个值的对象包装器。值得庆幸的是,JS将会自动地 封箱(也就是包装)基本类型值来满足这样的访问。

var a = "abc";

a.length; // 3
a.toUpperCase(); // "ABC"

那么,如果你想以通常的方式访问这些字符串值上的属性/方法,比如一个for循环的i < a.length条件,这么做看起来很有道理:一开始就得到一个这个值的对象形式,于是JS引擎就不需要隐含地为你创建一个。

但事实证明这是一个坏主意。浏览器们长久以来就对.length这样的常见情况进行性能优化,这意味着如果你试着直接使用对象形式(它们没有被优化过)进行“提前优化”,那么实际上你的程序将会 变慢

一般来说,基本上没有理由直接使用对象形式。让封箱在需要的地方隐式地发生会更好。换句话说,永远也不要做new String("abc")new Number(42)这样的事情——应当总是偏向于使用基本类型字面量"abc"42

对象包装器的坑

如果你 确实 选择要直接使用对象包装器,那么有几个坑你应该注意。

举个例子,考虑Boolean包装的值:

var a = new Boolean( false );

if (!a) {
    console.log( "Oops" ); // never runs
}

这里的问题是,虽然你为值false创建了一个对象包装器,但是对象本身是“truthy”(见第四章),所以使用对象的效果是与使用底层的值false本身相反的,这与通常的期望十分不同。

如果你想手动封箱一个基本类型值,你可以使用Object(..)函数(没有new关键字):

var a = "abc";
var b = new String( a );
var c = Object( a );

typeof a; // "string"
typeof b; // "object"
typeof c; // "object"

b instanceof String; // true
c instanceof String; // true

Object.prototype.toString.call( b ); // "[object String]"
Object.prototype.toString.call( c ); // "[object String]"

再说一遍,通常不鼓励直接使用封箱的包装器对象(比如上面的bc),但你可能会遇到一些它们有用的罕见情况。

开箱

如果你有一个包装器对象,而你想要取出底层的基本类型值,你可以使用valueOf()方法:

var a = new String( "abc" );
var b = new Number( 42 );
var c = new Boolean( true );

a.valueOf(); // "abc"
b.valueOf(); // 42
c.valueOf(); // true

当以一种查询基本类型值的方式使用对象包装器时,开箱也会隐含地发生。这个处理的过程(强制转换)将会在第四章中更详细地讲解,但简单地说:

var a = new String( "abc" );
var b = a + ""; // `b` 拥有开箱后的基本类型值"abc"

typeof a; // "object"
typeof b; // "string"

原生类型作为构造器

对于arrayobjectfunction,和正则表达式值来说,使用字面形式来创建它们的值几乎总是更好的选择,而且字面形式与构造器形式所创建的值是同一种对象(也就是,没有非包装的值)。

正如我们刚刚在上面看到的其他原生类型,除非你真的知道你需要这些构造器形式,一般来说应当避免使用它们,这主要是因为它们会带来一些你可能不会想要对付的异常和陷阱。

Array(..)

var a = new Array( 1, 2, 3 );
a; // [1, 2, 3]

var b = [1, 2, 3];
b; // [1, 2, 3]

注意: Array(..)构造器不要求在它前面使用new关键字。如果你省略它,它也会像你已经使用了一样动作。所以Array(1,2,3)new Array(1,2,3)的结果是一样的。

Array构造器有一种特殊形式,如果它仅仅被传入一个number参数,与将这个值作为数组的 内容 不同,它会被认为是用来“预定数组大小”(嗯,某种意义上)用的长度。

这是个可怕的主意。首先,你会意外地用错这种形式,因为它很容易忘记。

但更重要的是,其实没有预定数组大小这样的东西。你所创建的是一个空数组,并将这个数组的length属性设置为那个指定的数字值。

一个数组在它的值槽上没有明确的值,但是有一个length属性意味着这些值槽是存在的,在JS中这是一个诡异的数据结构,它带有一些非常奇怪且令人困惑的行为。可以创建这样的值的能力,完全源自于老旧的,已经废弃的,仅具有历史意义的功能(比如arguments这样的“类数组对象”)。

注意: 带有至少一个“空值槽”的数组经常被称为“稀散数组”。

这是另外一个例子,展示浏览器的开发者控制台在如何表示这样的对象上有所不同,它产生了更多的困惑。

举例来说:

var a = new Array( 3 );

a.length; // 3
a;

在Chrome中a的序列化表达是(在本书写作时):[ undefined x 3 ]这真的很不幸。 它暗示着在这个数组的值槽中有三个undefined值,而事实上这样的值槽是不存在的(所谓的“空值槽(empty slots)”——也是一个烂名字!)。

要观察这种不同,试试这段代码:

var a = new Array( 3 );
var b = [ undefined, undefined, undefined ];
var c = [];
c.length = 3;

a;
b;
c;

注意: 正如你在这个例子中看到的c,数组中的空值槽可以在数组的创建之后发生。将数组的length改变为超过它实际定义的槽值的数目,你就隐含地引入了空值槽。事实上,你甚至可以在上面的代码段中调用delete b[1],而这么做将会在b的中间引入一个空值槽。

对于b(在当前的Chrome中),你会发现它的序列化表现为[ undefined, undefined, undefined ],与之相对的是ac[ undefined x 3 ]。糊涂了吧?是的,大家都糊涂了。

更糟糕的是,在写作本书时,Firefox对ac报告[ , , , ]。你发现为什么这使人犯糊涂了吗?仔细看。三个逗号表示有四个值槽,不是我们期望的三个值槽。

什么!? Firefox在它们的序列化表达的末尾放了一个额外的,,因为在ES5中,列表(数组值,属性列表等等)末尾的逗号是允许的(被砍掉并忽略)。所以如果你在你的程序或控制台中敲入[ , , , ]值,你实际上得到的是一个底层为[ , , ]的值(也就是,一个带有三个空值槽的数组)。这种选择,虽然在阅读开发者控制台时使人困惑,但是因为它使拷贝粘贴的时候准确,所以被留了下来。

如果你现在在摇头或翻白眼儿,你并不孤单!(耸肩)

不幸的是,事情越来越糟。比在控制台的输出产生的困惑更糟的是,上面代码段中的ab实际上在有些情况下相同,但在另一些情况下不同

a.join( "-" ); // "--"
b.join( "-" ); // "--"

a.map(function(v,i){ return i; }); // [ undefined x 3 ]
b.map(function(v,i){ return i; }); // [ 0, 1, 2 ]

a.map(..)调用会 失败 是因为值槽根本就不实际存在,所以map(..)没有东西可以迭代。join(..)的工作方式不同,基本上我们可以认为它是像这样被实现的:

function fakeJoin(arr,connector) {
    var str = "";
    for (var i = 0; i < arr.length; i++) {
        if (i > 0) {
            str += connector;
        }
        if (arr[i] !== undefined) {
            str += arr[i];
        }
    }
    return str;
}

var a = new Array( 3 );
fakeJoin( a, "-" ); // "--"

如你所见,join(..)好用仅仅是因为它 认为 值槽存在,并循环至length值。不管map(..)内部是在做什么,它(显然)没有做出这样的假设,所以源自于奇怪的“空值槽”数组的结果出人意料,而且好像是失败了。

那么,如果你想要 确实 创建一个实际的undefined值的数组(不只是“空值槽”),你如何才能做到呢(除了手动以外)?

var a = Array.apply( null, { length: 3 } );
a; // [ undefined, undefined, undefined ]

糊涂了吧?是的。这里是它大概的工作方式。

apply(..)是一个对所有函数可用的工具方法,它以一种特殊方式调用这个使用它的函数。

第一个参数是一个this对象绑定(在本系列的 this与对象原型 中有详细讲解),在这里我们不关心它,所以我们将它设置为null。第二个参数应该是一个数组(或 数组的东西——也就是“类数组对象”)。这个“数组”的内容作为这个函数的参数“分散”开来。

所以,Array.apply(..)在调用Array(..)函数,并将一个值({ length: 3 }对象值)作为它的参数值分散开。

apply(..)内部,我们可以预见这里有另一个for循环(有些像上面的join(..)),它从0开始上升但不包含至length(这个例子中是3)。

对于每一个索引,它从对象中取得相应的键。所以如果这个数组对象参数在apply(..)内部被命名为arr,那么这种属性访问实质上是arr[0]arr[1],和arr[2]。当然,没有一个属性是在{ length: 3 }对象值上存在的,所以这三个属性访问都将返回值undefined

换句话说,调用Array(..)的结局基本上是这样:Array(undefined,undefined,undefined),这就是我们如何得到一个填满undefined值的数组的,而非仅仅是一些(疯狂的)空值槽。

虽然对于创建一个填满undefined值的数组来说,Array.apply( null, { length: 3 } )是一个奇怪而且繁冗的方法,但是它要比使用砸自己的脚似的Array(3)空值槽要可靠和好得 太多了

底线: 你 在任何情况下,永远不,也不应该有意地创建并使用诡异的空值槽数组。就别这么干。它们是怪胎。

Object(..)Function(..),和RegExp(..)

Object(..)/Function(..)/RegExp(..)构造器一般来说也是可选的(因此除非是特别的目的,应当避免使用):

var c = new Object();
c.foo = "bar";
c; // { foo: "bar" }

var d = { foo: "bar" };
d; // { foo: "bar" }

var e = new Function( "a", "return a * 2;" );
var f = function(a) { return a * 2; };
function g(a) { return a * 2; }

var h = new RegExp( "^a*b+", "g" );
var i = /^a*b+/g;

几乎没有理由使用new Object()构造器形式,尤其因为它强迫你一个一个地添加属性,而不是像对象的字面形式那样一次添加许多。

Function构造器仅在最最罕见的情况下有用,也就是你需要动态地定义一个函数的参数和/或它的函数体。不要将Function(..)仅仅作为另一种形式的eval(..)。你几乎永远不会需要用这种方式动态定义一个函数。

用字面量形式(/^a*b+/g)定义正则表达式是被大力采用的,不仅因为语法简单,而且还有性能的原因——JS引擎会在代码执行前预编译并缓存它们。和我们迄今看到的其他构造器形式不同,RegExp(..)有一些合理的用途:用来动态定义一个正则表达式的模式。

var name = "Kyle";
var namePattern = new RegExp( "\\b(?:" + name + ")+\\b", "ig" );

var matches = someText.match( namePattern );

这样的场景在JS程序中一次又一次地合法出现,所以你有需要使用new RegExp("pattern","flags")形式。

Date(..)Error(..)

Date(..)Error(..)原生类型构造器要比其他种类的原生类型有用得多,因为它们没有字面量形式。

要创建一个日期对象值,你必须使用new Date()Date(..)构造器接收可选参数值来指定要使用的日期/时间,但是如果省略的话,就会使用当前的日期/时间。

目前你构建一个日期对象的最常见的理由是要得到当前的时间戳(一个有符号整数,从1970年1月1日开始算起的毫秒数)。你可以在一个日期对象实例上调用getTime()得到它。

但是在ES5中,一个更简单的方法是调用定义为Date.now()的静态帮助函数。而且在前ES5中填补它很容易:

if (!Date.now) {
    Date.now = function(){
        return (new Date()).getTime();
    };
}

注意: 如果你不带new调用Date(),你将会得到一个那个时刻的日期/时间的字符串表达。在语言规范中没有规定这个表达的确切形式,虽然各个浏览器趋向于赞同使用这样的东西:"Fri Jul 18 2014 00:31:02 GMT-0500 (CDT)"

Error(..)构造器(很像上面的Array())在有new与没有new时的行为是相同的。

你想要创建error对象的主要原因是,它会将当前的执行栈上下文捕捉进对象中(在大多数JS引擎中,在创建后使用只读的.stack属性表示)。这个栈上下文包含函数调用栈和error对象被创建时的行号,这使调试这个错误更简单。

典型地,你将与throw操作符一起使用这样的error对象:

function foo(x) {
    if (!x) {
        throw new Error( "x wasn't provided" );
    }
    // ..
}

Error对象实例一般拥有至少一个message属性,有时还有其他属性(你应当将它们作为只读的),比如type。然而,与其检视上面提到的stack属性,最好是在error对象上调用toString()(明确地调用,或者是通过强制转换隐含地调用——见第四章)来得到一个格式友好的错误消息。

提示: 技术上讲,除了一般的Error(..)原生类型以外,还有几种特定错误的原生类型:EvalError(..)RangeError(..)ReferenceError(..)SyntaxError(..)TypeError(..),和URIError(..)。但是手动使用这些特定错误原生类型十分少见。如果你的程序确实遭受了一个真实的异常,它们是会自动地被使用的(比如引用一个未声明的变量而得到一个ReferenceError错误)。

Symbol(..)

在ES6中,新增了一个基本值类型,称为“Symbol(标志)”。Symbol是一种特殊的“独一无二”(不是严格保证的!)的值,可以作为对象上的属性使用而几乎不必担心任何冲突。它们主要是为特殊的ES6结构的内建行为设计的,但你也可以定义你自己的symbol。

Symbol可以用做属性名,但是你不能从你的程序中看到或访问一个symbol的实际值,从开发者控制台也不行。例如,如果你在开发者控制台中对一个Symbol求值,将会显示Symbol(Symbol.create)之类的东西。

在ES6中有几种预定义的Symbol,做为Symbol函数对象的静态属性访问,比如Symbol.createSymbol.iterator等等。要使用它们,可以这样做:

obj[Symbol.iterator] = function(){ /*..*/ };

要定义你自己的Symbol,使用Symbol(..)原生类型。Symbol(..)原生类型“构造器”很独特,因为它不允许你将new与它一起使用,这么做会抛出一个错误。

var mysym = Symbol( "my own symbol" );
mysym;                // Symbol(my own symbol)
mysym.toString();    // "Symbol(my own symbol)"
typeof mysym;         // "symbol"

var a = { };
a[mysym] = "foobar";

Object.getOwnPropertySymbols( a );
// [ Symbol(my own symbol) ]

虽然Symbol实际上不是私有的(在对象上使用Object.getOwnPropertySymbols(..)反射,揭示了Symbol其实是相当公开的),但是它们的主要用途可能是私有属性,或者类似的特殊属性。对于大多数开发者,他们也许会在属性名上加入_下划线前缀,这在经常在惯例上表示:“这是一个私有的/特殊的/内部的属性,别碰!”

注意: Symbol 不是 object,它们是简单的基本标量。

原生类型原型

每一个内建的原生构造器都拥有它自己的.prototype对象——Array.prototypeString.prototype等等。

对于它们特定的对象子类型,这些对象含有独特的行为。

例如,所有的字符串对象,和string基本值的扩展(通过封箱),都可以访问在String.prototype对象上做为方法定义的默认行为。

注意: 做为文档惯例,String.prototype.XYZ会被缩写为String#XYZ,对于其它所有.prototype的属性都是如此。

  • String#indexOf(..):在一个字符串中找出一个子串的位置
  • String#charAt(..):访问一个字符串中某个位置的字符
  • String#substr(..)String#substring(..),和String#slice(..):将字符串的一部分抽取为一个新字符串
  • String#toUpperCase()String#toLowerCase():创建一个转换为大写或小写的新字符串
  • String#trim():创建一个截去开头或结尾空格的新字符串。

这些方法中没有一个是在 原地 修改字符串的。修改(比如大小写变换或去空格)会根据当前的值来创建一个新的值。

有赖于原型委托(见本系列的 this与对象原型),任何字符串值都可以访问这些方法:

var a = " abc ";

a.indexOf( "c" ); // 3
a.toUpperCase(); // " ABC "
a.trim(); // "abc"

其他构造器的原型包含适用于它们类型的行为,比如Number#toFixed(..)(将一个数字转换为一个固定小数位的字符串)和Array#concat(..)(混合数组)。所有这些函数都可以访问apply(..)call(..),和bind(..),因为Function.prototype定义了它们。

但是,一些原生类型的原型不 仅仅 是单纯的对象:

typeof Function.prototype;            // "function"
Function.prototype();                // 它是一个空函数!

RegExp.prototype.toString();        // "/(?:)/" —— 空的正则表达式
"abc".match( RegExp.prototype );    // [""]

一个特别差劲儿的主意是,你甚至可以修改这些原生类型的原型(不仅仅是你可能熟悉的添加属性):

Array.isArray( Array.prototype );    // true
Array.prototype.push( 1, 2, 3 );    // 3
Array.prototype;                    // [1,2,3]

// 别这么留着它,要不就等着怪事发生吧!
// 将`Array.prototype`重置为空
Array.prototype.length = 0;

如你所见,Function.prototype是一个函数,RegExp.prototype是一个正则表达式,而Array.prototype是一个数组。有趣吧?酷吧?

原型作为默认值

Function.prototype是一个空函数,RegExp.prototype是一个“空”正则表达式(也就是不匹配任何东西),而Array.prototype是一个空数组,这使它们成了可以赋值给变量的,很好的“默认”值——如果这些类型的变量还没有值。

例如:

function isThisCool(vals,fn,rx) {
    vals = vals || Array.prototype;
    fn = fn || Function.prototype;
    rx = rx || RegExp.prototype;

    return rx.test(
        vals.map( fn ).join( "" )
    );
}

isThisCool();        // true

isThisCool(
    ["a","b","c"],
    function(v){ return v.toUpperCase(); },
    /D/
);                    // false

注意: 在ES6中,我们不再需要使用vals = vals || ..这样的默认值语法技巧了(见第四章),因为在函数声明中可以通过原生语法为参数设定默认值(见第五章)。

这个方式的一个微小的副作用是,.prototype已经被创建了,而且是内建的,因此它仅被创建 一次。相比之下,使用[]function(){},和/(?:)/这些值本身作为默认值,将会(很可能,要看引擎如何实现)在每次调用isThisCool(..)时重新创建这些值(而且稍可能要回收它们)。这可能会消耗内存/CPU。

另外,要非常小心不要对 后续要被修改的值 使用Array.prototype做为默认值。在这个例子中,vals是只读的,但如果你要在原地对vals进行修改,那你实际上修改的是Array.prototype本身,这将把你引到刚才提到的坑里!

注意: 虽然我们指出了这些原生类型的原型和一些用处,但是依赖它们的时候要小心,更要小心以任何形式修改它们。更多的讨论见附录A“原生原型”。

复习

JavaScript为基本类型提供了对象包装器,被称为原生类型(StringNumberBoolean,等等)。这些对象包装器使这些值可以访问每种对象子类型的恰当行为(String#trim()Array#concat(..))。

如果你有一个像"abc"这样的简答基本类型标量,而且你想要访问它的length属性或某些String.prototype方法,JS会自动地“封箱”这个值(用它所对应种类的对象包装器把它包起来),以满足这样的属性/方法访问。