JavaScript運算符規則與隱式類型轉換詳解
本文中涉及的參考資料全部聲明在了JavaScript 數據結構學習與實踐資料索引 。
隱式類型轉換
在 JavaScript 中，當我們進行比較操作或者加減乘除四則運算操作時，常常會觸發 JavaScript 的隱式類型轉換機制;而這部分也往往是令人迷惑的地方。譬如瀏覽器中的 console.log 操作常常會將任何值都轉化為字符串然后展示，而數學運算則會首先將值轉化為數值類型(除了 Date 類型對象)然后進行操作。
我們首先來看幾組典型的 JavaScript 中運算符操作結果，希望閱讀完本部分之后能夠對每一個條目都能進行合理解釋：
- // 比較
- [] == ![] // true
- NaN !== NaN // true
- 1 == true // true
- 2 == true // false
- "2" == true // flase
- null > 0 // false
- null < 0 // false
- null == 0 // false
- null >= 0 // true
- // 加法
- true + 1 // 1
- undefined + 1 // NaN
- let obj = {};
- {} + 1 // 1，這里的 {} 被當成了代碼塊
- { 1 + 1 } + 1 // 1
- obj + 1 // [object Object]1
- {} + {} // Chrome 上顯示 "[object Object][object Object]"，Firefox 顯示 NaN
- [] + {} // [object Object]
- [] + a // [object Object]
- + [] // 等價于 + "" => 0
- {} + [] // 0
- a + [] // [object Object]
- [2,3] + [1,2] // '2,31,2'
- [2] + 1 // '21'
- [2] + (-1) // "2-1"
- // 減法或其他操作，無法進行字符串連接，因此在錯誤的字符串格式下返回 NaN
- [2] - 1 // 1
- [2,3] - 1 // NaN
- {} - 1 // -1
原始類型間轉換
JavaScript 中我們常說的原始類型包括了數值類型、字符串類型、布爾類型與空類型這幾種;而我們常用的原始類型之間的轉換函數就是 String、Number 與 Boolean:
- // String
- let value = true;
- console.log(typeof value); // boolean
- value = String(value); // now value is a string "true"
- console.log(typeof value); // string
- // Number
- let str = "123";
- console.log(typeof str); // string
- let num = Number(str); // becomes a number 123
- console.log(typeof num); // number
- let age = Number("an arbitrary string instead of a number");
- console.log(age); // NaN, conversion failed
- // Boolean
- console.log( Boolean(1) ); // true
- console.log( Boolean(0) ); // false
- console.log( Boolean("hello") ); // true
- console.log( Boolean("") ); // false
最終，我們可以得到如下的 JavaScript 原始類型轉換表(包括復合類型向原始類型轉換的范例)：
在比較運算與加法運算中，都會涉及到將運算符兩側的操作對象轉化為原始對象的步驟;而 JavaScript 中這種轉化實際上都是由 ToPrimitive 函數執行的。實際上，當某個對象出現在了需要原始類型才能進行操作的上下文時，JavaScript 會自動調用 ToPrimitive 函數將對象轉化為原始類型;譬如上文介紹的 alert 函數、數學運算符、作為對象的鍵都是典型場景，該函數的簽名如下：
- ToPrimitive(input, PreferredType?)
為了更好地理解其工作原理，我們可以用 JavaScript 進行簡單地實現：
- var ToPrimitive = function(obj,preferredType){
- var APIs = {
- typeOf: function(obj){
- return Object.prototype.toString.call(obj).slice(8,-1);
- },
- isPrimitive: function(obj){
- var _this = this,
- types = ['Null','Undefined','String','Boolean','Number'];
- return types.indexOf(_this.typeOf(obj)) !== -1;
- }
- };
- // 如果 obj 本身已經是原始對象，則直接返回
- if(APIs.isPrimitive(obj)) {return obj;}
- // 對于 Date 類型，會優先使用其 toString 方法；否則優先使用 valueOf 方法
- preferredType = (preferredType === 'String' || APIs.typeOf(obj) === 'Date' ) ? 'String' : 'Number';
- if(preferredType==='Number'){
- if(APIs.isPrimitive(obj.valueOf())) { return obj.valueOf()};
- if(APIs.isPrimitive(obj.toString())) { return obj.toString()};
- }else{
- if(APIs.isPrimitive(obj.toString())) { return obj.toString()};
- if(APIs.isPrimitive(obj.valueOf())) { return obj.valueOf()};
- }
- throw new TypeError('TypeError');
- }
我們可以簡單覆寫某個對象的 valueOf 方法，即可以發現其運算結果發生了變化：
- let obj = {
- valueOf:() => {
- return 0;
- }
- }
- obj + 1 // 1
如果我們強制將某個對象的 valueOf 與 toString 方法都覆寫為返回值為對象的方法，則會直接拋出異常。
- obj = {
- valueOf: function () {
- console.log("valueOf");
- return {}; // not a primitive
- },
- toString: function () {
- console.log("toString");
- return {}; // not a primitive
- }
- }
- obj + 1
- // error
- Uncaught TypeError: Cannot convert object to primitive value
- at <anonymous>:1:5
值得一提的是對于數值類型的 valueOf() 函數的調用結果仍為數組，因此數組類型的隱式類型轉換結果是字符串。而在 ES6 中引入 Symbol 類型之后，JavaScript 會優先調用對象的 [Symbol.toPrimitive] 方法來將該對象轉化為原始類型，那么方法的調用順序就變為了：
- 當 obj[Symbol.toPrimitive](preferredType) 方法存在時，優先調用該方法;
- 如果 preferredType 參數為 String，則依次嘗試 obj.toString() 與 obj.valueOf() ;
- 如果 preferredType 參數為 Number 或者默認值，則依次嘗試 obj.valueOf() 與 obj.toString() 。
而 [Symbol.toPrimitive] 方法的簽名為：
- obj[Symbol.toPrimitive] = function(hint) {
- // return a primitive value
- // hint = one of "string", "number", "default"
- }
我們同樣可以通過覆寫該方法來修改對象的運算表現：
- user = {
- name: "John",
- money: 1000,
- [Symbol.toPrimitive](hint) {
- console.log(`hint: ${hint}`);
- return hint == "string" ? `{name: "${this.name}"}` : this.money;
- }
- };
- // conversions demo:
- console.log(user); // hint: string -> {name: "John"}
- console.log(+user); // hint: number -> 1000
- console.log(user + 500); // hint: default -> 1500
比較運算
JavaScript 為我們提供了嚴格比較與類型轉換比較兩種模式，嚴格比較(===)只會在操作符兩側的操作對象類型一致，并且內容一致時才會返回為 true，否則返回 false。而更為廣泛使用的 == 操作符則會首先將操作對象轉化為相同類型，再進行比較。對于 <= 等運算，則會首先轉化為原始對象(Primitives)，然后再進行對比。
標準的相等性操作符(== 與 !=)使用了 Abstract Equality Comparison Algorithm 來比較操作符兩側的操作對象(x == y)，該算法流程要點提取如下：
- 如果 x 或 y 中有一個為 NaN，則返回 false;
- 如果 x 與 y 皆為 null 或 undefined 中的一種類型，則返回 true(null == undefined // true);否則返回 false(null == 0 // false);
- 如果 x,y 類型不一致，且 x,y 為 String、Number、Boolean 中的某一類型，則將 x,y 使用 toNumber 函數轉化為 Number 類型再進行比較;
- 如果 x，y 中有一個為 Object，則首先使用 ToPrimitive 函數將其轉化為原始類型，再進行比較。
我們再來回顧下文首提出的 [] == ![] 這個比較運算，首先 [] 為對象，則調用 ToPrimitive 函數將其轉化為字符串 "" ;對于右側的 ![] ，首先會進行顯式類型轉換，將其轉化為 false。然后在比較運算中，會將運算符兩側的運算對象都轉化為數值類型，即都轉化為了 0，因此最終的比較結果為 true。在上文中還介紹了 null >= 0 為 true 的這種比較結果，在 ECMAScript 中還規定，如果 < 為 false，則 >= 為 true。
加法運算
對于加法運算而言，JavaScript 首先會將操作符兩側的對象轉換為 Primitive 類型;然后當適當的隱式類型轉換能得出有意義的值的前提下，JavaScript 會先進行隱式類型轉換，再進行運算。譬如 value1 + value2 這個表達式，首先會調用 ToPrimitive 函數將兩個操作數轉化為原始類型：
- prim1 := ToPrimitive(value1)
- prim2 := ToPrimitive(value2)
這里將會優先調用除了 Date 類型之外對象的 valueOf 方法，而因為數組的 valueOf 方法的返回值仍為數組類型，則會返回其字符串表示。而經過轉換之后的 prim1 與 prim2 中的任一個為字符串，則會優先進行字符串連接;否則進行加法計算。
