数组

Mr.Hope ... 2019-09-25 JavaScript 大约 10 分钟

# 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。

const arr = ["a", "b", "c"];
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上面代码中的 abc 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。

const arr = [];

arr[0] = "a";
arr[1] = "b";
arr[2] = "c";
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任何类型的数据,都可以放入数组。

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

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

const a = [
  [1, 2],
  [3, 4],
];

a[0][1]; // 2
a[1][1]; // 4
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# 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"
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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...)。

const arr = ["a", "b", "c"];

Object.keys(arr);
// ["0", "1", "2"]
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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(默认总是 0、1、2...),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。

const arr = ["a", "b", "c"];

arr["0"]; // 'a'
arr[0]; // 'a'
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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。

注意,这点在赋值时也成立。一个值总是先转成字符串,再作为键名进行赋值。

const a = [];

a[1.0] = 6;
a[1]; // 6
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上面代码中,由于 1.00 转成字符串是 1,所以通过数字键 1 可以读取值。

上一章说过,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。

const arr = [1, 2, 3];

arr.0 // SyntaxError
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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
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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

const arr = ["a", "b"];

arr.length; // 2

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

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

arr[1000] = "e";
arr.length; // 1001
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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。

const arr = ["a", "b", "c"];

arr.length; // 3

arr.length = 2;
arr; // ["a", "b"]
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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。

清空数组的一个有效方法,就是将 length 属性设为 0。

const arr = ["a", "b", "c"];

arr.length = 0;
arr; // []
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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。

const a = ["a"];

a.length = 3;
a[1]; // undefined
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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
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值得注意的是,由于数组本质上是一种对象,所以可以为数组添加属性,但是这不影响 length 属性的值。

const a = [];

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

a[2.1] = "abc";
a.length; // 0
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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。

const arr = [];

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

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

# 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。

const arr = ["a", "b", "c"];

2 in arr; // true
"2" in arr; // true
4 in arr; // false
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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

const arr = [];

arr[100] = "a";

100 in arr; // true
1 in arr; // false
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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。

const a = [1, 2, 3];

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

const a = [1, 2, 3];

a.foo = true;

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

const a = [1, 2, 3];

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

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

let l = a.length;
while (l--) {
  console.log(a[l]);
}
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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》的 Array 对象一章。

const colors = ["red", "green", "blue"];
colors.forEach(function (color) {
  console.log(color);
});
// red
// green
// blue
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# 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)。

const a = [1, , 1];

a.length; // 3
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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。

const a = [1, 2, 3];

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

const a = [, , ,];

a[1]; // undefined
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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。

const a = [1, 2, 3];

delete a[1];

a[1]; // undefined
a.length; // 3
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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。

const a = [, , ,];

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

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

Object.keys(a);
// []
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如果某个位置是 undefined,遍历的时候就不会被跳过。

const a = [undefined, undefined, undefined];

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

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

Object.keys(a);
// ['0', '1', '2']
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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。

# 类似数组的对象

如果一个对象的所有键名都是正整数或零,并且有 length 属性,那么这个对象就很像数组,语法上称为“类似数组的对象”(array-like object)。

const obj = {
  0: "a",
  1: "b",
  2: "c",
  length: 3,
};

obj[0]; // 'a'
obj[1]; // 'b'
obj.length; // 3
obj.push("d"); // TypeError: obj.push is not a function
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上面代码中,对象 obj 就是一个类似数组的对象。但是,“类似数组的对象”并不是数组,因为它们不具备数组特有的方法。对象 obj 没有数组的 push 方法,使用该方法就会报错。

“类似数组的对象”的根本特征,就是具有 length 属性。只要有 length 属性,就可以认为这个对象类似于数组。但是有一个问题,这种 length 属性不是动态值,不会随着成员的变化而变化。

const obj = {
  length: 0,
};

obj[3] = "d";
obj.length; // 0
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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;
}
const arrayLike = args("a", "b");

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

// DOM元素集
const elts = document.getElementsByTagName("h3");

elts.length; // 3
elts instanceof Array; // false

// 字符串
"abc"[1]; // 'b'
"abc".length; // 3
"abc" instanceof Array; // false
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上面代码包含三个例子,它们都不是数组 (instanceof 运算符返回 false),但是看上去都非常像数组。

数组的 slice 方法可以将“类似数组的对象”变成真正的数组。

const arr = Array.prototype.slice.call(arrayLike);
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除了转为真正的数组,“类似数组的对象”还有一个办法可以使用数组的方法,就是通过 call() 把数组的方法放到对象上面。

function print(value, index) {
  console.log(index + " : " + value);
}

Array.prototype.forEach.call(arrayLike, print);
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上面代码中,arrayLike 代表一个类似数组的对象,本来是不可以使用数组的 forEach() 方法的,但是通过 call(),可以把 forEach() 嫁接到 arrayLike 上面调用。

下面的例子就是通过这种方法,在 arguments 对象上面调用 forEach 方法。

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

// 等同于 for 循环
function logArgs() {
  for (let i = 0; i < arguments.length; i++) {
    console.log(i + ". " + arguments[i]);
  }
}
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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
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注意,这种方法比直接使用数组原生的 forEach 要慢,所以最好还是先将“类似数组的对象”转为真正的数组,然后再直接调用数组的 forEach 方法。

const arr = Array.prototype.slice.call("abc");

arr.forEach(function (chr) {
  console.log(chr);
});
// a
// b
// c
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# 参考链接