深入了解JS类型判断

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JS中判断数据类型的方式有很多

  • typeof
  • Object.prototype.toString
  • instanceof
  • Array.isArray

一、回顾

JS数据类型分为基本类型和引用类型。
基本类型：

  • undefined
  • null
  • Number
  • String
  • Boolean
  • Symbol

引用类型

  • Object
  • Function

函数是一种特殊的对象，即可调用的对象。

二、typeof

2.1 语法

typeof操作符可以区分基本类型，函数和对象。

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

2.2 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
  1. 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；
  2. 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；
  3. 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

很不幸，这个bug也不修复了，因为第一版JS就存在这个bug了。祖传代码，不敢修改啊。

有很多方法可以判断一个变量是一个非null的对象，之前遇到一个比较经典的写法：

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

isObject({}) // true
isObject(null) // false

三、Object.prototype.toString

一般使用Object.prototype.toString区分各种内置对象。

3.2 语法

console.log(Object.prototype.toString.call(1)); // [object Number]，隐式类型转换
console.log(Object.prototype.toString.call('')); // [object String]，隐式类型转换
console.log(Object.prototype.toString.call(null)); // [object Null]，特殊处理
console.log(Object.prototype.toString.call(undefined)); // [object Undefined]，特殊处理
console.log(Object.prototype.toString.call(true)); // [object Boolean]，隐式类型转换
console.log(Object.prototype.toString.call( {})); // [object Object]
console.log(Object.prototype.toString.call([])); // [object Array]
console.log(Object.prototype.toString.call(function(){})); // [object Function]
  1. 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；

  1. null和undefined不存在对应的引用类型，内部特殊处理了;

3.3 原理

内部属性[[Class]]

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。

Symbol.toStringTag属性

其实Object.prototype.toString内部先访问对象的Symbol.toStringTag属性值拼接返回值的。

var a = "hello"
console.log(Object.prototype.toString.call(a)); // "[object String]"

// 修改Symbol.toStringTag值
Object.defineProperty(String.prototype, Symbol.toStringTag, {
    get() {
        return 'MyString'
    }
})

console.log(Object.prototype.toString.call(a)); // "[object MyString]"

如果哪个货偷偷修改了内置对象的Symbol.toStringTag属性值，那Object.prototype.toString也就不能正常工作了。

3.4 Object.prototype.toString内部逻辑

综上可以总结Object.prototype.toString的内部逻辑：

  1. 如果实参是undefined, 则返回"[object Undefined]"；

  2. 如果实参是null, 则返回"[object Null]"；

  3. 把实参转成对象

  4. 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]

四、instanceof

4.1 语法

object instanceof constructorFunc

instanceof 操作符判断构造函数constructorFunc的prototype属性是否在对象object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
  1. 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
  1. 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
  1. constructorFunc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 (() => {})

4.2 intanceof的缺陷

不同的全局执行上下文的对象和函数都是不相等的，所以对于跨全局执行上下文intanceof就不能正常工作了。

<!DOCTYPE html>
<html>
    <head></head>
    <body>
        <iframe src=""></iframe>
        <script type="text/javascript">
            var iframe = window.frames[0];
            var iframeArr = new iframe.Array();

            console.log([] instanceof iframe.Array) // false
            console.log(iframeArr instanceof Array)  // false
            console.log(iframeArr instanceof iframe.Array)  // true       
        </script>
    </body>
</html>

4.3 原理

Symbol.hasInstance函数

instanceof操作符判断构造函数constructorFunc的prototype属性是否在对象object的原型链上。但是可以利用Symbol.hasInstance自定义instanceof操作逻辑。

var obj = {}

// 自定义Symbol.hasInstance方法
Object.defineProperty(obj, Symbol.hasInstance, {
    value: function() {
        return true;
    }
});

1 instanceof obj // true

当然了这个举例没有任何实际意义。只是说明下Symbol.hasInstance的功能。Symbol.hasInstance本意是自定义构造函数判断实例对象的方式，不要改变instanceof 的含义。

原型链

4.4 instanceof内部逻辑

综上可以梳理instanceof内部逻辑

object instanceof constructorFunc

  1. 如果constructorFunc不是个对象，或则是null，直接抛TypeError异常；

  2. 如果constructorFunc[Symbole.hasInstance]方法，则返回!!constructorFunc[Symbole.hasInstance](object )

  3. 如果constructorFunc不是函数，直接抛TypeError异常；

  4. 遍历object的原型链，逐个跟constructorFunc.prototype属性比较：

    • 如果object没有原型，则直接返回false;
    • 如果constructorFunc.prototype不是对象，则直接抛TypeError异常。

五、内置的类型判断方法

5.1 Array.isArray

ES5引入了方法Array.isArray专门用于数组类型判断。Object.prototype.toString和instanceof都不够严格

var arr = []
Object.defineProperty(Array.prototype, Symbol.toStringTag, {
    get() {
        return 'myArray'
    }
})

console.log(Object.prototype.toString.call(arr)); // [object myArray]
console.log(Array.isArray(arr)); // true

console.log(Array.prototype instanceof Array); // false
console.log(Array.isArray(Array.prototype)); // true

不过现实情况下基本都是利用Object.prototype.toString作为Array.isArray的polyfill:

if (!Array.isArray) {
    Array.isArray = function(arg) {
    return Object.prototype.toString.call(arg) === '[object Array]';
    };
}

六、内置对象的prototype属性类型判断

内置的对象Number, String, Boolean, Object, Function, Date, RegExp, Array都是各自类型对象的构造函数，并且他们的prototype属性都是各自实例对象的原型。但是这些内置对象的prototype属性又是什么类型呢？

6.1 Number.prototype

Number.prototype也是个数字，类似Number(0)，但是Number.prototype并不是Number的实例。

var prototype = Number.prototype

console.log(prototype == 0); // true

console.log(prototype instanceof Number); // false
console.log(Object.prototype.toString.call(protoype)); // [object Number]

6.2 String.prototype

String.prototype也是字符串，类似""，但是String.prototype并不是String的实例。

var prototype = String.prototype

console.log(prototype == ''); // true
console.log(prototype instanceof String); // false
console.log(Object.prototype.toString.call(prototype)); // [object String]

6.3 Boolean.prototype

Boolean.prototype也是Boolean，类似false，但是Boolean.prototype并不是Boolean的实例。

var prototype = Boolean.prototype

console.log(prototype == false); // true
console.log(prototype instanceof Boolean); // false
console.log(Object.prototype.toString.call(prototype)); // [object Boolean]

6.4 Object.prototype

Object.prototype也是Object，类似Object.create(null)的值（原型为null的空对象），但是Object.prototype并不是Object的实例。

var prototype = Object.prototype

Object.getPrototypeOf(prototype); // null
console.log(prototype instanceof Object); // false
console.log(Object.prototype.toString.call(prototype)); // [object Object]

6.5 Function.prototype

Function.prototype也是Function，是个空函数，但是Function.prototype并不是Function的实例。

var prototype = Function.prototype

console.log(prototype()) // undefined
console.log(prototype instanceof Function); // false
console.log(Object.prototype.toString.call(prototype)); // [object Function]

6.6 Array.prototype

Array.prototype也是Array，是个空数组，但是Array.prototype并不是Array的实例。

var prototype = Array.prototype

console.log(prototype instanceof Array); // false
console.log(Array.isArray(prototype)) // true
console.log(Object.prototype.toString.call(prototype)); // [object Array]

6.6 RegExp.prototype

RegExp.prototype并不是RegExp的实例。但是关于RegExp.prototype是RegExp还是对象存在兼容性问题，有些浏览器下RegExp.prototype也是RegExp，并且是个总返回true的正则。

var prototype = RegExp.prototype
console.log(prototype.test('hello')) // true
console.log(prototype instanceof RegExp); // false
// Chrome v84返回"[object Object]", IE返回"[object RegExp]"
console.log(Object.prototype.toString.call(prototype)); //

整理自gitHub笔记：

  1. JS-类型&类型判断
  2. JS-操作符-instanceof

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原文：https://segmentfault.com/a/1190000037674599

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