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JavaScript 数组

2018-07-24 11:49 更新

数组的定义

数组（array）是按次序排列的一组值。每个值的位置都有编号（从0开始），整个数组用方括号表示。

var arr = ['a', 'b', 'c'];

上面代码中的a、b、c就构成一个数组，两端的方括号是数组的标志。a是0号位置，b是1号位置，c是2号位置。

除了在定义时赋值，数组也可以先定义后赋值。

var arr = [];

arr[0] = 'a';
arr[1] = 'b';
arr[2] = 'c';

任何类型的数据，都可以放入数组。

var arr = [
  {a: 1},
  [1, 2, 3],
  function() {return true;}
];

arr[0] // Object {a: 1}
arr[1] // [1, 2, 3]
arr[2] // function (){return true;}

上面数组arr的3个成员依次是对象、数组、函数。

如果数组的元素还是数组，就形成了多维数组。

var a = [[1, 2], [3, 4]];
a[0][1] // 2
a[1][1] // 4

数组的本质

本质上，数组属于一种特殊的对象。typeof运算符会返回数组的类型是object。

typeof [1, 2, 3] // "object"

上面代码表明，typeof运算符认为数组的类型就是对象。

数组的特殊性体现在，它的键名是按次序排列的一组整数（0，1，2…）。

var arr = ['a', 'b', 'c'];

Object.keys(arr)
// ["0", "1", "2"]

上面代码中，Object.keys方法返回数组的所有键名。可以看到数组的键名就是整数0、1、2。

由于数组成员的键名是固定的，因此数组不用为每个元素指定键名，而对象的每个成员都必须指定键名。

JavaScript语言规定，对象的键名一律为字符串，所以，数组的键名其实也是字符串。之所以可以用数值读取，是因为非字符串的键名会被转为字符串。

var arr = ['a', 'b', 'c'];

arr['0'] // 'a'
arr[0] // 'a'

上面代码分别用数值和字符串作为键名，结果都能读取数组。原因是数值键名被自动转为了字符串。

需要注意的是，这一条在赋值时也成立。如果一个值可以被转换为整数，则以该值为键名，等于以对应的整数为键名。

var a = [];

a['1000'] = 'abc';
a[1000] // 'abc'

a[1.00] = 6;
a[1] // 6

上面代码表明，由于字符串“1000”和浮点数1.00都可以转换为整数，所以视同为整数键赋值。

上一节说过，对象有两种读取成员的方法：“点”结构（object.key）和方括号结构（object[key]）。但是，对于数值的键名，不能使用点结构。

var arr = [1, 2, 3];
arr.0 // SyntaxError

上面代码中，arr.0的写法不合法，因为单独的数值不能作为标识符（identifier）。所以，数组成员只能用方括号arr[0]表示（方括号是运算符，可以接受数值）。

length属性

数组的length属性，返回数组的成员数量。

['a', 'b', 'c'].length // 3

JavaScript使用一个32位整数，保存数组的元素个数。这意味着，数组成员最多只有4294967295个（2³² - 1）个，也就是说length属性的最大值就是4294967295。

只要是数组，就一定有length属性。该属性是一个动态的值，等于键名中的最大整数加上1。

var arr = ['a', 'b'];
arr.length // 2

arr[2] = 'c';
arr.length // 3

arr[9] = 'd';
arr.length // 10

arr[1000] = 'e';
arr.length // 1001

上面代码表示，数组的数字键不需要连续，length属性的值总是比最大的那个整数键大1。另外，这也表明数组是一种动态的数据结构，可以随时增减数组的成员。

length属性是可写的。如果人为设置一个小于当前成员个数的值，该数组的成员会自动减少到length设置的值。

var arr = [ 'a', 'b', 'c' ];
arr.length // 3

arr.length = 2;
arr // ["a", "b"]

上面代码表示，当数组的length属性设为2（即最大的整数键只能是1）那么整数键2（值为c）就已经不在数组中了，被自动删除了。

将数组清空的一个有效方法，就是将length属性设为0。

var arr = [ 'a', 'b', 'c' ];

arr.length = 0;
arr // []

如果人为设置length大于当前元素个数，则数组的成员数量会增加到这个值，新增的位置都是空位。

var a = ['a'];

a.length = 3;
a[1] // undefined

上面代码表示，当length属性设为大于数组个数时，读取新增的位置都会返回undefined。

如果人为设置length为不合法的值，JavaScript会报错。

// 设置负值
[].length = -1
// RangeError: Invalid array length

// 数组元素个数大于等于2的32次方
[].length = Math.pow(2, 32)
// RangeError: Invalid array length

// 设置字符串
[].length = 'abc'
// RangeError: Invalid array length

值得注意的是，由于数组本质上是对象的一种，所以我们可以为数组添加属性，但是这不影响length属性的值。

var a = [];

a['p'] = 'abc';
a.length // 0

a[2.1] = 'abc';
a.length // 0

上面代码将数组的键分别设为字符串和小数，结果都不影响length属性。因为，length属性的值就是等于最大的数字键加1，而这个数组没有整数键，所以length属性保持为0。

如果数组的键名是添加超出范围的数值，该键名会自动转为字符串。

var arr = [];
arr[-1] = 'a';
arr[Math.pow(2, 32)] = 'b';

arr.length // 0
arr[-1] // "a"
arr[4294967296] // "b"

上面代码中，我们为数组arr添加了两个不合法的数字键，结果length属性没有发生变化。这些数字键都变成了字符串键名。最后两行之所以会取到值，是因为取键值时，数字键名会默认转为字符串。

类似数组的对象

在JavaScript中，有些对象被称为“类似数组的对象”（array-like object）。意思是，它们看上去很像数组，可以使用length属性，但是它们并不是数组，所以无法使用一些数组的方法。

下面就是一个类似数组的对象。

var obj = {
  0: 'a',
  1: 'b',
  2: 'c',
  length: 3
};

obj[0] // 'a'
obj[2] // 'c'
obj.length // 3
obj.push('d') // TypeError: obj.push is not a function

上面代码中，变量obj是一个对象，使用的时候看上去跟数组很像，但是无法使用数组的方法。这就是类似数组的对象。

类似数组的对象只有一个特征，就是具有length属性。换句话说，只要有length属性，就可以认为这个对象类似于数组。但是，对象的length属性不是动态值，不会随着成员的变化而变化。

var obj = {
  length: 0
};
obj[3] = 'd';
obj.length // 0

上面代码为对象obj添加了一个数字键，但是length属性没变。这就说明了obj不是数组。

典型的类似数组的对象是函数的arguments对象，以及大多数DOM元素集，还有字符串。

// arguments对象
function args() { return arguments }
var arrayLike = args('a', 'b');

arrayLike[0] // 'a'
arrayLike.length // 2
arrayLike instanceof Array // false

// DOM元素集
var elts = document.getElementsByTagName('h3');
elts.length // 3
elts instanceof Array // false

// 字符串
'abc'[1] // 'b'
'abc'.length // 3
'abc' instanceof Array // false

数组的slice方法将类似数组的对象，变成真正的数组。

var arr = Array.prototype.slice.call(arrayLike);

遍历类似数组的对象，可以采用for循环，也可以采用数组的forEach方法。

// for循环
function logArgs() {
  for (var i = 0; i < arguments.length; i++) {
    console.log(i + '. ' + arguments[i]);
  }
}

// forEach方法
function logArgs() {
  Array.prototype.forEach.call(arguments, function (elem, i) {
    console.log(i+'. '+elem);
  });
}

由于字符串也是类似数组的对象，所以也可以用Array.prototype.forEach.call遍历。

Array.prototype.forEach.call('abc', function(chr) {
  console.log(chr);
});
// a
// b
// c

in 运算符

检查某个键名是否存在的运算符in，适用于对象，也适用于数组。

var arr = [ 'a', 'b', 'c' ];
2 in arr  // true
'2' in arr // true
4 in arr // false

上面代码表明，数组存在键名为2的键。由于键名都是字符串，所以数值2会自动转成字符串。

注意，如果数组的某个位置是空位，in运算符返回false。

var arr = [];
arr[100] = 'a';

100 in arr // true
1 in arr // false

上面代码中，数组arr只有一个成员arr[100]，其他位置的键名都会返回false。

for…in 循环和数组的遍历

for...in循环不仅可以遍历对象，也可以遍历数组，毕竟数组只是一种特殊对象。

var a = [1, 2, 3];

for (var i in a) {
  console.log(a[i]);
}
// 1
// 2
// 3

但是，for...in不仅会遍历数组所有的数字键，还会遍历非数字键。

var a = [1, 2, 3];
a.foo = true;

for (var key in a) {
  console.log(key);
}
// 0
// 1
// 2
// foo

上面代码在遍历数组时，也遍历到了非整数键foo。所以，不推荐使用for...in遍历数组。

数组的遍历可以考虑使用for循环或while循环。

var a = [1, 2, 3];

// for循环
for(var i = 0; i < a.length; i++) {
  console.log(a[i]);
}

// while循环
var i = 0;
while (i < a.length) {
  console.log(a[i]);
  i++;
}

var l = a.length;
while (l--) {
  console.log(a[l]);
}

上面代码是三种遍历数组的写法。最后一种写法是逆向遍历，即从最后一个元素向第一个元素遍历。

数组的forEach方法，也可以用来遍历数组，详见《标准库》一章的Array对象部分。

var colors = ['red', 'green', 'blue'];
colors.forEach(function (color) {
  console.log(color);
});

数组的空位

当数组的某个位置是空元素，即两个逗号之间没有任何值，我们称该数组存在空位（hole）。

var a = [1, , 1];
a.length // 3

上面代码表明，数组的空位不影响length属性。

需要注意的是，如果最后一个元素后面有逗号，并不会产生空位。也就是说，有没有这个逗号，结果都是一样的。

var a = [1, 2, 3,];

a.length // 3
a // [1, 2, 3]

上面代码中，数组最后一个成员后面有一个逗号，这不影响length属性的值，与没有这个逗号时效果一样。

数组的空位是可以读取的，返回undefined。

var a = [, , ,];
a[1] // undefined

使用delete命令删除一个数组成员，会形成空位，并且不会影响length属性。

var a = [1, 2, 3];
delete a[1];

a[1] // undefined
a.length // 3

上面代码用delete命令删除了数组的第二个元素，这个位置就形成了空位，但是对length属性没有影响。也就是说，length属性不过滤空位。所以，使用length属性进行数组遍历，一定要非常小心。

数组的某个位置是空位，与某个位置是undefined，是不一样的。如果是空位，使用数组的forEach方法、for...in结构、以及Object.keys方法进行遍历，空位都会被跳过。

var a = [, , ,];

a.forEach(function (x, i) {
  console.log(i + '. ' + x);
})
// 不产生任何输出

for (var i in a) {
  console.log(i);
}
// 不产生任何输出

Object.keys(a)
// []

如果某个位置是undefined，遍历的时候就不会被跳过。

var a = [undefined, undefined, undefined];

a.forEach(function (x, i) {
  console.log(i + '. ' + x);
});
// 0. undefined
// 1. undefined
// 2. undefined

for (var i in a) {
  console.log(i);
}
// 0
// 1
// 2

Object.keys(a)
// ['0', '1', '2']

这就是说，空位就是数组没有这个元素，所以不会被遍历到，而undefined则表示数组有这个元素，值是undefined，所以遍历不会跳过。

参考链接

Axel Rauschmayer, Arrays in JavaScript
Axel Rauschmayer, JavaScript: sparse arrays vs. dense arrays
Felix Bohm, What They Didn’t Tell You About ES5′s Array Extras
Juriy Zaytsev, How ECMAScript 5 still does not allow to subclass an array

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