JavaScript 運算符規則與隱式類型轉換詳解

JavaScript 運算符規則與隱式類型轉換詳解 從屬於筆者的現代 JavaScript 開發：語法基礎與工程實踐系列文章，主要探討 JavaScript 中使人迷惑的加減乘除與比較等常見運算中的規則與隱式類型轉換；本文中涉及的參考資料所有聲明在了JavaScript 數據結構學習與實踐資料索引。

隱式類型轉換

在 JavaScript 中，當咱們進行比較操做或者加減乘除四則運算操做時，經常會觸發 JavaScript 的隱式類型轉換機制；而這部分也每每是使人迷惑的地方。譬如瀏覽器中的 console.log 操做經常會將任何值都轉化爲字符串而後展現，而數學運算則會首先將值轉化爲數值類型（除了 Date 類型對象）而後進行操做。

咱們首先來看幾組典型的 JavaScript 中運算符操做結果，但願閱讀完本部分以後可以對每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，這裏的 {} 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]
+ [] // 等價於 + "" => 0
{} + [] // 0
a + [] // [object Object]

[2,3] + [1,2] // '2,31,2'
[2] + 1 // '21'
[2] + (-1) // "2-1"

// 減法或其餘操做，沒法進行字符串鏈接，所以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 中咱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；而咱們經常使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，咱們能夠獲得以下的 JavaScript 原始類型轉換表（包括複合類型向原始類型轉換的範例）：

原始值	轉化爲數值類型	轉化爲字符串類型	轉化爲 Boolean 類型
false	0	"false"	false
true	1	"true"	true
0	0	"0"	false
1	1	"1"	true
"0"	0	"0"	true
"1"	1	"1"	true
NaN	NaN	"NaN"	false
Infinity	Infinity	"Infinity"	true
-Infinity	-Infinity	"-Infinity"	true
""	0	""	false
"20"	20	"20"	true
"twenty"	NaN	"twenty"	true
[ ]	0	""	true
[20]	20	"20"	true
[10,20]	NaN	"10,20"	true
["twenty"]	NaN	"twenty"	true
["ten","twenty"]	NaN	"ten,twenty"	true
function(){}	NaN	"function(){}"	true
{ }	NaN	"[object Object]"	true
null	0	"null"	false
undefined	NaN	"undefined"	false

ToPrimitive

在比較運算與加法運算中，都會涉及到將運算符兩側的操做對象轉化爲原始對象的步驟；而 JavaScript 中這種轉化實際上都是由 ToPrimitive 函數執行的。實際上，當某個對象出如今了須要原始類型才能進行操做的上下文時，JavaScript 會自動調用 ToPrimitive 函數將對象轉化爲原始類型；譬如上文介紹的 alert 函數、數學運算符、做爲對象的鍵都是典型場景，該函數的簽名以下：

ToPrimitive(input, PreferredType?)

爲了更好地理解其工做原理，咱們能夠用 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; 
    }
  };
  // 若是 obj 自己已是原始對象，則直接返回
  if(APIs.isPrimitive(obj)) {return obj;}
  
  // 對於 Date 類型，會優先使用其 toString 方法；不然優先使用 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');
}

咱們能夠簡單覆寫某個對象的 valueOf 方法，便可以發現其運算結果發生了變化：

let obj = {
    valueOf:() => {
        return 0;
    }
}

obj + 1 // 1

若是咱們強制將某個對象的 valueOf 與 toString 方法都覆寫爲返回值爲對象的方法，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

值得一提的是對於數值類型的 valueOf() 函數的調用結果仍爲數組，所以數組類型的隱式類型轉換結果是字符串。而在 ES6 中引入 Symbol 類型以後，JavaScript 會優先調用對象的 [Symbol.toPrimitive] 方法來將該對象轉化爲原始類型，那麼方法的調用順序就變爲了：

• 當 obj[Symbol.toPrimitive](preferredType) 方法存在時，優先調用該方法；
• 若是 preferredType 參數爲 String，則依次嘗試 obj.toString() 與 obj.valueOf()；
• 若是 preferredType 參數爲 Number 或者默認值，則依次嘗試 obj.valueOf() 與 obj.toString()。

而 [Symbol.toPrimitive] 方法的簽名爲：

obj[Symbol.toPrimitive] = function(hint) {
  // return a primitive value
  // hint = one of "string", "number", "default"
}

咱們一樣能夠經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 爲咱們提供了嚴格比較與類型轉換比較兩種模式，嚴格比較（===）只會在操做符兩側的操做對象類型一致，而且內容一致時纔會返回爲 true，不然返回 false。而更爲普遍使用的 == 操做符則會首先將操做對象轉化爲相同類型，再進行比較。對於 <= 等運算，則會首先轉化爲原始對象（Primitives），而後再進行對比。

標準的相等性操做符（== 與 !=）使用了Abstract Equality Comparison Algorithm來比較操做符兩側的操做對象（x == y），該算法流程要點提取以下：

• 若是 x 或 y 中有一個爲 NaN，則返回 false；
• 若是 x 與 y 皆爲 null 或 undefined 中的一種類型，則返回 true（null == undefined // true）；不然返回 false（null == 0 // false）；
• 若是 x,y 類型不一致，且 x,y 爲 String、Number、Boolean 中的某一類型，則將 x,y 使用 toNumber 函數轉化爲 Number 類型再進行比較；
• 若是 x，y 中有一個爲 Object，則首先使用 ToPrimitive 函數將其轉化爲原始類型，再進行比較。

咱們再來回顧下文首提出的 [] == ![] 這個比較運算，首先 [] 爲對象，則調用 ToPrimitive 函數將其轉化爲字符串 ""；對於右側的 ![]，首先會進行顯式類型轉換，將其轉化爲 false。而後在比較運算中，會將運算符兩側的運算對象都轉化爲數值類型，即都轉化爲了 0，所以最終的比較結果爲 true。在上文中還介紹了 null >= 0 爲 true 的這種比較結果，在 ECMAScript 中還規定，若是 < 爲 false，則 >= 爲 true。

加法運算

對於加法運算而言，JavaScript 首先會將操做符兩側的對象轉換爲 Primitive 類型；而後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 函數將兩個操做數轉化爲原始類型：

prim1 := ToPrimitive(value1)
prim2 := ToPrimitive(value2)

這裏將會優先調用除了 Date 類型以外對象的 valueOf 方法，而由於數組的 valueOf 方法的返回值仍爲數組類型，則會返回其字符串表示。而通過轉換以後的 prim1 與 prim2 中的任一個爲字符串，則會優先進行字符串鏈接；不然進行加法計算。