浅谈 instanceof 和 typeof 的实现原理

typeof 实现原理

typeof 一般被用于判断一个变量的类型，我们可以利用 typeof 来判断number, string, object, boolean, function, undefined, symbol 这七种类型，这种判断能帮助我们搞定一些问题，比如在判断不是 object 类型的数据的时候，typeof能比较清楚的告诉我们具体是哪一类的类型。但是，很遗憾的一点是，typeof 在判断一个 object的数据的时候只能告诉我们这个数据是 object, 而不能细致的具体到是哪一种 object, 比如👉

let s = new String('abc');
typeof s === 'object'// true
s instanceof String // true

要想判断一个数据具体是哪一种 object 的时候，我们需要利用 instanceof 这个操作符来判断，这个我们后面会说到。

来谈谈关于 typeof 的原理吧，我们可以先想一个很有意思的问题，js 在底层是怎么存储数据的类型信息呢？或者说，一个 js 的变量，在它的底层实现中，它的类型信息是怎么实现的呢？

其实，js 在底层存储变量的时候，会在变量的机器码的低位1-3位存储其类型信息👉

• 000：对象
• 010：浮点数
• 100：字符串
• 110：布尔
• 1：整数

but, 对于 undefined 和 null 来说，这两个值的信息存储是有点特殊的。

null：所有机器码均为0

undefined：用 −2^30 整数来表示

所以，typeof 在判断 null 的时候就出现问题了，由于 null 的所有机器码均为0，因此直接被当做了对象来看待。

然而用 instanceof 来判断的话👉

null instanceof null // TypeError: Right-hand side of 'instanceof' is not an object

null 直接被判断为不是 object，这也是 JavaScript 的历史遗留bug，可以参考typeof。

因此在用 typeof 来判断变量类型的时候，我们需要注意，最好是用 typeof 来判断基本数据类型（包括symbol），避免对 null 的判断。

还有一个不错的判断类型的方法，就是Object.prototype.toString，我们可以利用这个方法来对一个变量的类型来进行比较准确的判断

Object.prototype.toString.call(1) // "[object Number]"

Object.prototype.toString.call('hi') // "[object String]"

Object.prototype.toString.call({a:'hi'}) // "[object Object]"

Object.prototype.toString.call([1,'a']) // "[object Array]"

Object.prototype.toString.call(true) // "[object Boolean]"

Object.prototype.toString.call(() => {}) // "[object Function]"

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

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

Object.prototype.toString.call(Symbol(1)) // "[object Symbol]"

instanceof 操作符的实现原理

之前我们提到了 instanceof 来判断对象的具体类型，其实 instanceof 主要的作用就是判断一个实例是否属于某种类型

let person = function () {
}
let nicole = new person()
nicole instanceof person // true

当然，instanceof 也可以判断一个实例是否是其父类型或者祖先类型的实例。

let person = function () {
}
let programmer = function () {
}
programmer.prototype = new person()
let nicole = new programmer()
nicole instanceof person // true
nicole instanceof programmer // true

这是 instanceof 的用法，但是 instanceof 的原理是什么呢？根据 ECMAScript 语言规范，我梳理了一下大概的思路，然后整理了一段代码如下

function new_instance_of(leftVaule, rightVaule) { 
    let rightProto = rightVaule.prototype; // 取右表达式的 prototype 值
    leftVaule = leftVaule.__proto__; // 取左表达式的__proto__值
    while (true) {
    	if (leftVaule === null) {
            return false; 
        }
        if (leftVaule === rightProto) {
            return true; 
        } 
        leftVaule = leftVaule.__proto__ 
    }
}

其实 instanceof 主要的实现原理就是只要右边变量的 prototype 在左边变量的原型链上即可。因此，instanceof 在查找的过程中会遍历左边变量的原型链，直到找到右边变量的 prototype，如果查找失败，则会返回 false，告诉我们左边变量并非是右边变量的实例。

看几个很有趣的例子

function Foo() {
}

Object instanceof Object // true
Function instanceof Function // true
Function instanceof Object // true
Foo instanceof Foo // false
Foo instanceof Object // true
Foo instanceof Function // true

要想全部理解 instanceof 的原理，除了我们刚刚提到的实现原理，我们还需要知道 JavaScript 的原型继承原理。

关于原型继承的原理，我简单用一张图来表示

我们知道每个 JavaScript 对象均有一个隐式的 __proto__ 原型属性，而显式的原型属性是 prototype，只有 Object.prototype.__proto__ 属性在未修改的情况下为 null 值。根据图上的原理，我们来梳理上面提到的几个有趣的 instanceof 使用的例子。

• Object instanceof Object

  由图可知，Object 的 prototype 属性是 Object.prototype, 而由于 Object 本身是一个函数，由 Function 所创建，所以 Object.__proto__ 的值是 Function.prototype，而 Function.prototype 的 __proto__ 属性是 Object.prototype，所以我们可以判断出，Object instanceof Object 的结果是 true 。用代码简单的表示一下

  leftValue = Object.__proto__ = Function.prototype;
  rightValue = Object.prototype;
  // 第一次判断
  leftValue != rightValue
  leftValue = Function.prototype.__proto__ = Object.prototype
  // 第二次判断
  leftValue === rightValue
  // 返回 true
  

  Function instanceof Function 和 Function instanceof Object 的运行过程与 Object instanceof Object 类似，故不再详说。

• Foo instanceof Foo

  Foo 函数的 prototype 属性是 Foo.prototype，而 Foo 的 __proto__ 属性是 Function.prototype，由图可知，Foo 的原型链上并没有 Foo.prototype ，因此 Foo instanceof Foo 也就返回 false 。

  我们用代码简单的表示一下

  leftValue = Foo, rightValue = Foo
  leftValue = Foo.__proto = Function.prototype
  rightValue = Foo.prototype
  // 第一次判断
  leftValue != rightValue
  leftValue = Function.prototype.__proto__ = Object.prototype
  // 第二次判断
  leftValue != rightValue
  leftValue = Object.prototype = null
  // 第三次判断
  leftValue === null
  // 返回 false
  

• Foo instanceof Object

  leftValue = Foo, rightValue = Object
  leftValue = Foo.__proto__ = Function.prototype
  rightValue = Object.prototype
  // 第一次判断
  leftValue != rightValue
  leftValue = Function.prototype.__proto__ = Object.prototype
  // 第二次判断
  leftValue === rightValue
  // 返回 true 
  

• Foo instanceof Function

  leftValue = Foo, rightValue = Function
  leftValue = Foo.__proto__ = Function.prototype
  rightValue = Function.prototype
  // 第一次判断
  leftValue === rightValue
  // 返回 true 
  

总结

简单来说，我们使用 typeof 来判断基本数据类型是 ok 的，不过需要注意当用 typeof 来判断 null 类型时的问题，如果想要判断一个对象的具体类型可以考虑用 instanceof，但是 instanceof 也可能判断不准确，比如一个数组，他可以被 instanceof 判断为 Object。所以我们要想比较准确的判断对象实例的类型时，可以采取 Object.prototype.toString.call 方法。