JavaScript Datentypen und Datenstrukturen

JavaScript ist eine dynamische Sprache mit dynamischen Typen. Variablen in JavaScript sind nicht direkt mit einem bestimmten Wertetyp verbunden, und jede Variable kann Werte aller Typen zugewiesen (und neu zugewiesen) bekommen:

let foo = 42; // foo is now a number
foo = "bar"; // foo is now a string
foo = true; // foo is now a boolean

JavaScript ist auch eine schwach typisierte Sprache, was bedeutet, dass implizite Typumwandlungen erlaubt sind, wenn eine Operation nicht übereinstimmende Typen beinhaltet, anstatt Typfehler auszulösen.

const foo = 42; // foo is a number
const result = foo + "1"; // JavaScript coerces foo to a string, so it can be concatenated with the other operand
console.log(result); // 421

Implizite Umwandlungen sind sehr praktisch, können jedoch subtile Fehler verursachen, wenn Umwandlungen dort stattfinden, wo sie nicht erwartet werden oder in die andere Richtung erwartet werden (zum Beispiel von String zu Zahl statt von Zahl zu String). Für Symbole und BigInts hat JavaScript bewusst bestimmte implizite Typumwandlungen verboten.

Alle Typen außer Object definieren unveränderliche Werte, die direkt auf der untersten Ebene der Sprache repräsentiert werden. Wir beziehen uns auf Werte dieser Typen als primitive Werte.

Alle primitiven Typen, außer null, können mit dem typeof Operator getestet werden. typeof null gibt "object" zurück, daher muss === null verwendet werden, um auf null zu testen.

Alle primitiven Typen, außer null und undefined, haben ihre entsprechenden Objekt-Wrapper-Typen, die nützliche Methoden zum Umgang mit den primitiven Werten bereitstellen. Beispielsweise bietet das Number Objekt Methoden wie toExponential(). Wenn auf eine Eigenschaft eines primitiven Wertes zugegriffen wird, umschließt JavaScript den Wert automatisch mit dem entsprechenden Wrapper-Objekt und greift stattdessen auf die Eigenschaft des Objekts zu. Allerdings wirft der Zugriff auf eine Eigenschaft von null oder undefined eine TypeError-Ausnahme, was die Einführung des optionalen Verkettungsoperators erforderlich machte.

Auf den Referenzseiten der Objekt-Wrapper-Klassen finden Sie weitere Informationen über die verfügbaren Methoden und Eigenschaften für jeden Typ sowie ausführliche Beschreibungen der Semantik der primitiven Typen selbst.

Der Null-Typ besteht genau aus einem Wert: null.

Der Undefined-Typ besteht genau aus einem Wert: undefined.

Konzeptionell weist undefined auf das Fehlen eines Wertes hin, während null auf das Fehlen eines Objekts hinweist (was auch eine Entschuldigung für typeof null === "object" darstellen könnte). Die Sprache setzt in der Regel auf undefined, wenn etwas keinen Wert hat:

• Eine return Anweisung ohne Wert (return;) gibt implizit undefined zurück.
• Der Zugriff auf eine nicht existierende Objekt- Eigenschaft (obj.iDontExist) gibt undefined zurück.
• Eine Variablendeklaration ohne Initialisierung (let x;) initialisiert die Variable implizit mit undefined.
• Viele Methoden, wie z.B. Array.prototype.find() und Map.prototype.get(), geben undefined zurück, wenn kein Element gefunden wird.

null wird in der Kernsprache viel seltener verwendet. Der wichtigste Ort ist das Ende der Prototyp-Kette — folglich akzeptieren oder geben Methoden, die mit Prototypen interagieren, wie Object.getPrototypeOf(), Object.create(), usw., null statt undefined zurück.

null ist ein Schlüsselwort, aber undefined ist ein normaler Bezeichner, der zufällig eine globale Eigenschaft ist. In der Praxis ist der Unterschied gering, da undefined nicht neu definiert oder überschattet werden sollte.

Der Boolean Typ repräsentiert eine logische Entität und wird durch zwei Werte bewohnt: true und false.

Boolean-Werte werden normalerweise für konditionale Operationen verwendet, einschließlich ternäre Operatoren, if...else, while usw.

Der Number Typ ist ein double-präziser 64-Bit-Binärformat IEEE 754 Wert. Er ist in der Lage, positive Gleitkommazahlen zwischen 2^-1074 (Number.MIN_VALUE) und 2¹⁰²³ × (2 - 2^-52) (Number.MAX_VALUE) sowie negative Gleitkommazahlen der gleichen Größenordnung zu speichern. Allerdings kann er nur ganze Zahlen im Bereich -(2⁵³ − 1) (Number.MIN_SAFE_INTEGER) bis 2⁵³ − 1 (Number.MAX_SAFE_INTEGER) sicher speichern. Außerhalb dieses Bereichs kann JavaScript ganze Zahlen nicht mehr sicher darstellen; sie werden stattdessen durch eine doppelpräzise Gleitkommaannäherung dargestellt. Sie können überprüfen, ob eine Zahl im Bereich der sicheren Ganzzahlen liegt, indem Sie Number.isSafeInteger() verwenden.

Werte außerhalb des darstellbaren Bereichs werden automatisch konvertiert:

• Positive Werte größer als Number.MAX_VALUE werden zu +Infinity konvertiert.
• Positive Werte kleiner als Number.MIN_VALUE werden zu +0 konvertiert.
• Negative Werte kleiner als -Number.MAX_VALUE werden zu -Infinity konvertiert.
• Negative Werte größer als -Number.MIN_VALUE werden zu -0 konvertiert.

+Infinity und -Infinity verhalten sich ähnlich wie die mathematische Unendlichkeit, aber mit einigen kleinen Unterschieden; siehe Number.POSITIVE_INFINITY und Number.NEGATIVE_INFINITY für Details.

Der Number-Typ hat nur einen Wert mit mehreren Darstellungen: 0 wird sowohl als -0 als auch +0 dargestellt (wobei 0 ein Alias für +0 ist). In der Praxis gibt es fast keinen Unterschied zwischen den verschiedenen Darstellungen; zum Beispiel ist +0 === -0 true. Dies können Sie jedoch bemerken, wenn Sie durch Null teilen:

console.log(42 / +0); // Infinity
console.log(42 / -0); // -Infinity

NaN ("Not a Number") ist eine spezielle Art von Zahlenwert, die typischerweise auftritt, wenn das Ergebnis einer arithmetischen Operation nicht als Zahl ausgedrückt werden kann. Es ist auch der einzige Wert in JavaScript, der nicht sich selbst gleich ist.

Obwohl eine Zahl konzeptionell ein "mathematischer Wert" ist und immer implizit als Gleitkommamuster kodiert ist, bietet JavaScript bitweise Operatoren. Bei der Anwendung bitweiser Operatoren wird die Zahl zunächst in ein 32-Bit-Integer konvertiert.

Es kann notwendig sein, solche Techniken in sehr eingeschränkten Umgebungen zu verwenden, z. B. wenn man versucht, mit den Einschränkungen des lokalen Speichers zurechtzukommen, oder in extremen Fällen (wie wenn jedes Bit über das Netzwerk zählt). Diese Technik sollte nur in Betracht gezogen werden, wenn es die letzte Maßnahme ist, die zur Optimierung der Größe ergriffen werden kann.

Der BigInt Typ ist ein numerischer primitiver Typ in JavaScript, der Ganzzahlen mit beliebiger Größe darstellen kann. Mit BigInts können Sie große Ganzzahlen speichern und damit arbeiten, auch über das sichere Ganzzahllimit (Number.MAX_SAFE_INTEGER) für Zahlen hinaus.

Ein BigInt wird erstellt, indem ein n an das Ende einer Ganzzahl angehängt oder die Funktion BigInt() aufgerufen wird.

Dieses Beispiel zeigt, wo die Erhöhung des Number.MAX_SAFE_INTEGER das erwartete Ergebnis liefert:

// BigInt
const x = BigInt(Number.MAX_SAFE_INTEGER); // 9007199254740991n
x + 1n === x + 2n; // false because 9007199254740992n and 9007199254740993n are unequal

// Number
Number.MAX_SAFE_INTEGER + 1 === Number.MAX_SAFE_INTEGER + 2; // true because both are 9007199254740992

Sie können die meisten Operatoren verwenden, um mit BigInts zu arbeiten, einschließlich +, *, -, **, und % — der einzige verbotene ist >>>. Ein BigInt ist nicht streng gleich zu einer Zahl mit dem gleichen mathematischen Wert, aber lose schon.

BigInt-Werte sind weder immer präziser noch immer ungenauer als Zahlen, da BigInts keine Bruchzahlen darstellen können, aber große Ganzzahlen genauer darstellen können. Weder der eine noch der andere Typ beinhaltet den anderen, und sie sind nicht austauschbar. Ein TypeError wird ausgelöst, wenn BigInt-Werte in arithmetischen Ausdrücken mit regulären Zahlen gemischt werden oder wenn sie implizit in den jeweils anderen konvertiert werden.

Der String Typ repräsentiert Textdaten und wird als eine Folge von 16-Bit-Integerwerten kodiert, die UTF-16-Codes darstellen. Jedes Element in der Zeichenkette nimmt eine Position in der Zeichenkette ein. Das erste Element befindet sich an Index 0, das nächste an Index 1 und so weiter. Die Länge einer Zeichenkette ist die Anzahl der UTF-16-Codeeinheiten darin, die möglicherweise nicht der tatsächlichen Anzahl an Unicode-Zeichen entspricht; siehe die String Referenzseite für mehr Details.

JavaScript-Strings sind unveränderlich. Das bedeutet, dass es nicht möglich ist, eine Zeichenkette nach ihrer Erstellung zu ändern. String-Methoden erstellen neue Zeichenketten basierend auf dem Inhalt der aktuellen Zeichenkette — zum Beispiel:

• Ein Substring des Originals mit substring().
• Eine Verkettung von zwei Zeichenketten mit dem Verkettungsoperator (+) oder concat().

Vorsicht bei der Verwendung von "stringly-typing" in Ihrem Code!

Es kann verlockend sein, Strings zu verwenden, um komplexe Daten darzustellen. Dies bringt kurzfristige Vorteile mit sich:

• Es ist leicht, komplexe Strings durch Verkettung zu erstellen.
• Strings sind leicht zu debuggen (was Sie sehen, ist immer, was im String steht).
• Strings sind der gemeinsame Nenner vieler APIs (Eingabefelder, Lokalspeicher Werte, fetch() Antworten beim Verwenden von Response.text() usw.), und es kann verlockend sein, nur mit Strings zu arbeiten.

Mit Konventionen ist es möglich, jede Datenstruktur in einem String zu repräsentieren. Das macht es jedoch nicht zu einer guten Idee. Beispielsweise kann man mit einem Trennzeichen eine Liste emulieren (während ein JavaScript-Array geeigneter wäre). Leider, wenn das Trennzeichen in einem der "Listen"-Elemente verwendet wird, dann ist die Liste defekt. Ein Escape-Zeichen kann gewählt werden usw. All dies erfordert Konventionen und schafft eine unnötige Wartungsbelastung.

Verwenden Sie Strings für Textdaten. Beim Darstellen komplexer Daten analysieren Sie Strings und verwenden Sie die entsprechende Abstraktion.

Ein Symbol ist ein einzigartiger und unveränderlicher primitiver Wert und kann als Schlüssel einer Objekteigenschaft verwendet werden (siehe unten). In einigen Programmiersprachen werden Symbole als "Atome" bezeichnet. Der Zweck von Symbolen ist es, einzigartige Schlüsselnamen für Eigenschaften zu erstellen, die garantiert nicht mit Schlüsseln aus anderem Code kollidieren.

In der Informatik ist ein Objekt ein Wert im Speicher, der möglicherweise von einem Bezeichner referenziert wird. In JavaScript sind Objekte die einzigen veränderbaren Werte. Funktionen sind in der Tat auch Objekte mit der zusätzlichen Fähigkeit, aufrufbar zu sein.

In JavaScript können Objekte als eine Sammlung von Eigenschaften betrachtet werden. Mit der Objektliteral-Syntax wird eine begrenzte Menge von Eigenschaften initialisiert; anschließend können Eigenschaften hinzugefügt und entfernt werden. Objekteigenschaften sind äquivalent zu Key-Value-Paaren. Eigenschaftsschlüssel sind entweder Strings oder Symbole. Wenn andere Typen (wie Zahlen) zum Indizieren von Objekten verwendet werden, werden die Werte implizit in Strings konvertiert. Eigenschaftswerte können Werte jedes Typs sein, einschließlich anderer Objekte, was das Erstellen komplexer Datenstrukturen ermöglicht.

Es gibt zwei Arten von Objekteigenschaften: Die Daten-Eigenschaft und die Accessor-Eigenschaft. Jede Eigenschaft hat entsprechende Attribute. Jedes Attribut wird intern von der JavaScript-Engine zugegriffen, aber Sie können sie durch Object.defineProperty() setzen oder durch Object.getOwnPropertyDescriptor() lesen. Sie können mehr über die verschiedenen Nuancen auf der Seite Object.defineProperty() lesen.

Daten-Eigenschaft

Daten-Eigenschaften assoziieren einen Schlüssel mit einem Wert. Sie kann durch folgende Attribute beschrieben werden:

value

Der Wert, der durch Zugriff auf die Eigenschaft abgerufen wird. Kann jeder JavaScript-Wert sein.

writable

Ein Boolean-Wert, der angibt, ob die Eigenschaft durch eine Zuweisung geändert werden kann.

enumerable

Ein Boolean-Wert, der angibt, ob die Eigenschaft durch eine for...in Schleife aufzählbar ist. Siehe auch Enumerability and ownership of properties dafür, wie die Aufzählbarkeit mit anderen Funktionen und Syntaxen interagiert.

configurable

Ein Boolean-Wert, der angibt, ob die Eigenschaft gelöscht, in eine Accessor-Eigenschaft geändert und ihre Attribute geändert werden können.

Accessor-Eigenschaft

Assoziiert einen Schlüssel mit einer der beiden Accessor-Funktionen (get und set), um einen Wert abzurufen oder zu speichern.

Eine Accessor-Eigenschaft hat die folgenden Attribute:

get

Eine Funktion, die mit einer leeren Argumentliste aufgerufen wird, um den Eigenschaftswert abzurufen, wenn ein Zugriff auf den Wert durchgeführt wird. Siehe auch getter. Kann undefined sein.

set

Eine Funktion, die mit einem Argument aufgerufen wird, das den zugewiesenen Wert enthält. Wird jederzeit ausgeführt, wenn eine spezifizierte Eigenschaft zu ändern versucht wird. Siehe auch setter. Kann undefined sein.

enumerable

Ein Boolean-Wert, der angibt, ob die Eigenschaft durch eine for...in Schleife aufzählbar ist. Siehe auch Enumerability and ownership of properties dafür, wie die Aufzählbarkeit mit anderen Funktionen und Syntaxen interagiert.

configurable

Ein Boolean-Wert, der angibt, ob die Eigenschaft gelöscht, in eine Daten-Eigenschaft geändert und ihre Attribute geändert werden können.

Das Prototype eines Objekts zeigt auf ein anderes Objekt oder auf null — es ist konzeptionell eine versteckte Eigenschaft des Objekts, die üblicherweise als [[Prototype]] dargestellt wird. Eigenschaften der [[Prototype]] eines Objekts können auch auf dem Objekt selbst zugegriffen werden.

Objekte sind Ad-hoc-Schlüssel-Wert-Paare, sodass sie oft als Karten verwendet werden. Es kann jedoch Ergonomie-, Sicherheits- und Leistungsprobleme geben. Verwenden Sie stattdessen eine Map zum Speichern beliebiger Daten. Der Map-Referenz enthält eine detailliertere Diskussion der Vor- und Nachteile zwischen einfachen Objekten und Maps zur Speicherung von Schlüssel-Wert-Zuordnungen.

JavaScript bietet zwei Gruppen von APIs zum Darstellen von Daten: das ältere Date Objekt und das moderne Temporal Objekt. Date hat viele unerwünschte Entwurfsentscheidungen und sollte in neuen Code nach Möglichkeit vermieden werden.

Arrays sind reguläre Objekte, für die es eine spezielle Beziehung zwischen ganzzahligen Schlüssel-Eigenschaften und der length Eigenschaft gibt.

Zusätzlich erben Arrays von Array.prototype, das eine Vielzahl von bequemen Methoden bereitstellt, um Arrays zu manipulieren. Zum Beispiel sucht indexOf() nach einem Wert im Array und push() fügt ein Element zum Array hinzu. Dies macht Arrays zu einem perfekten Kandidaten, um geordnete Listen darzustellen.

Typisierte Arrays bieten eine Array-ähnliche Ansicht eines zugrunde liegenden Binärdatenpuffers und bieten viele Methoden, die ähnliche Semantik wie die Array-Gegenstücke haben. "Typisiertes Array" ist ein Sammelbegriff für eine Reihe von Datenstrukturen, einschließlich Int8Array, Float32Array usw. Sehen Sie sich die Seite typisiertes Array für mehr Informationen an. Typisierte Arrays werden oft in Verbindung mit ArrayBuffer und DataView verwendet.

Diese Datenstrukturen nehmen Objektverweise als Schlüssel. Set und WeakSet stellen eine Sammlung einzigartiger Werte dar, während Map und WeakMap eine Sammlung von Schlüssel-Wert-Zuordnungen darstellen.

Sie könnten Maps und Sets selbst implementieren. Da jedoch Objekte nicht verglichen werden können (im Sinne von "<" "kleiner als", zum Beispiel), und die Engine ihre Hash-Funktion für Objekte nicht freigibt, wäre die Suchleistung notwendigerweise linear. Native Implementierungen von ihnen (einschließlich WeakMaps) können Suchleistungen haben, die ungefähr logarithmisch bis konstant sind.

Normalerweise könnte man Daten an einen DOM-Knoten binden, indem man Eigenschaften direkt am Objekt festlegt oder data-* Attribute verwendet. Dies hat den Nachteil, dass die Daten jedem Skript im selben Kontext zugänglich sind. Maps und WeakMaps machen es einfach, Daten privat an ein Objekt zu binden.

WeakMap und WeakSet erlauben nur garbage-sammelbare Werte als Schlüssel, die entweder Objekte oder nicht registrierte Symbole sind, und die Schlüssel können gesammelt werden, selbst wenn sie in der Sammlung verbleiben. Sie werden speziell für Speicherverbrauchsoptimierung verwendet.

JSON (JavaScript Object Notation) ist ein leichtgewichtiges Datenübertragungsformat, das von JavaScript abgeleitet, aber von vielen Programmiersprachen verwendet wird. JSON erstellt universelle Datenstrukturen, die zwischen verschiedenen Umgebungen und sogar über Sprachen hinweg übertragen werden können. Siehe JSON für mehr Details.

JavaScript verfügt über eine Standardbibliothek mit eingebauten Objekten. Lesen Sie die Referenz, um mehr über die eingebauten Objekte zu erfahren.

Wie oben erwähnt, ist JavaScript eine schwach typisierte Sprache. Das bedeutet, dass Sie oft einen Wert eines Typs verwenden können, wo ein anderer Typ erwartet wird, und die Sprache wird ihn für Sie in den richtigen Typ umwandeln. Dazu definiert JavaScript eine Handvoll Umwandlungsregeln.

Der primitive Umwandlungsprozess wird verwendet, wo ein primitiver Wert erwartet wird, aber es keine starke Präferenz für den tatsächlichen Typ gibt. Das ist normalerweise der Fall, wenn ein String, eine Nummer oder ein BigInt gleichermaßen akzeptabel sind. Zum Beispiel:

• Der Date() Konstruktor, wenn er ein Argument erhält, das keine Date Instanz ist — Strings repräsentieren Datumsstrings, während Zahlen Zeitstempel darstellen.
• Der + Operator — wenn ein Operand ein String ist, wird String-Verkettung durchgeführt; andernfalls wird numerische Addition durchgeführt.
• Der == Operator — wenn ein Operand ein primitiver Typ ist, während der andere ein Objekt ist, wird das Objekt ohne bevorzugten Typ in einen primitiven Wert umgewandelt.

Diese Operation führt keine Umwandlung durch, wenn der Wert bereits ein primitiver ist. Objekte werden zu primitivem umgewandelt, indem ihre [Symbol.toPrimitive]() mit "default" als Hinweis, valueOf(), und toString() Methoden in dieser Reihenfolge aufgerufen werden. Beachten Sie, dass die primitive Konvertierung valueOf() vor toString() aufruft, was dem Verhalten der number coercion ähnelt, sich jedoch von der string coercion unterscheidet.

Die [Symbol.toPrimitive]() Methode, falls vorhanden, muss einen primitiven Wert zurückgeben — das Zurückgeben eines Objekts führt zu einem TypeError. Für valueOf() und toString(), wenn man ein Objekt zurückgibt, wird der Rückgabewert ignoriert und der Rückgabewert des anderen verwendet; wenn keiner vorhanden ist oder keiner einen primitiven Wert zurückgibt, wird ein TypeError ausgelöst. Zum Beispiel im folgenden Code:

console.log({} + []); // "[object Object]"

Weder {} noch [] haben eine [Symbol.toPrimitive]() Methode. Sowohl {} als auch [] erben valueOf() von Object.prototype.valueOf, das das Objekt selbst zurückgibt. Da der Rückgabewert ein Objekt ist, wird es ignoriert. Daher wird stattdessen toString() aufgerufen. {}.toString() gibt "[object Object]" zurück, während [].toString() "" zurückgibt, sodass das Ergebnis deren Verkettung ist: "[object Object]".

Die [Symbol.toPrimitive]() Methode hat immer Vorrang bei der Umwandlung in jeden primitiven Typ. Primitive Konvertierung verhält sich im Allgemeinen wie Nummernkonvertierung, weil valueOf() in Priorität aufgerufen wird; jedoch können Objekte mit benutzerdefinierten [Symbol.toPrimitive]() Methoden wählen, jeden primitiven Wert zurückzugeben. Date und Symbol Objekte sind die einzigen eingebauten Objekte, die die [Symbol.toPrimitive]() Methode überschreiben. Date.prototype[Symbol.toPrimitive]() behandelt den "default"-Hinweis, als ob es "string" wäre, während Symbol.prototype[Symbol.toPrimitive]() den Hinweis ignoriert und immer ein Symbol zurückgibt.

Es gibt zwei numerische Typen: Number und BigInt. Manchmal erwartet die Sprache speziell eine Nummer oder ein BigInt (wie bei Array.prototype.slice(), wo der Index eine Nummer sein muss); andere Male kann sie entweder tolerieren und unterschiedliche Operationen je nach Typ des Operanden durchführen. Für strenge Umwandlungsprozesse, die keine implizierte Konvertierung vom anderen Typ zulassen, siehe Nummernumwandlung und BigInt-Umwandlung.

Numerische Umwandlung ist fast dasselbe wie Nummernumwandlung, außer dass BigInts, so wie sie sind, zurückgegeben werden, anstatt ein TypeError zu verursachen. Numerische Umwandlung wird von allen arithmetischen Operatoren verwendet, da sie sowohl für Zahlen als auch für BigInts überladen sind. Die einzige Ausnahme ist unäres Plus, das immer eine Nummernumwandlung durchführt.

Alle Datentypen, außer Null, Undefined und Symbol, haben ihren jeweiligen Umwandlungsprozess. Siehe string coercion, boolean coercion und object coercion für mehr Details.

Wie Sie möglicherweise bemerkt haben, gibt es drei unterschiedliche Wege, durch die Objekte in Primitiven umgewandelt werden können:

• Primitive Umwandlung: [Symbol.toPrimitive]("default") → valueOf() → toString()
• Numerische Umwandlung, Nummernumwandlung, BigInt-Umwandlung: [Symbol.toPrimitive]("number") → valueOf() → toString()
• String-Umwandlung: [Symbol.toPrimitive]("string") → toString() → valueOf()

In allen Fällen muss [Symbol.toPrimitive](), falls vorhanden, aufrufbar sein und einen primitiven Wert zurückgeben, während valueOf oder toString ignoriert werden, wenn sie nicht aufrufbar sind oder ein Objekt zurückgeben. Am Ende des Prozesses, falls erfolgreich, ist das Ergebnis garantiert ein primitiver Wert. Der resultierende primitive Wert unterliegt dann je nach Kontext weiteren Umwandlungen.

• JavaScript Data Structures and Algorithms von Oleksii Trekhleb
• Computer Science in JavaScript von Nicholas C. Zakas