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JavaScript 運(yùn)算符規(guī)則與隱式類型轉(zhuǎn)換詳解

開(kāi)發(fā) 開(kāi)發(fā)工具
在 JavaScript 中,當(dāng)我們進(jìn)行比較操作或者加減乘除四則運(yùn)算操作時(shí),常常會(huì)觸發(fā) JavaScript 的隱式類型轉(zhuǎn)換機(jī)制;而這部分也往往是令人迷惑的地方。

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JavaScript 運(yùn)算符規(guī)則與隱式類型轉(zhuǎn)換詳解 從屬于筆者的現(xiàn)代 JavaScript 開(kāi)發(fā):語(yǔ)法基礎(chǔ)與工程實(shí)踐系列文章,主要探討 JavaScript 中令人迷惑的加減乘除與比較等常見(jiàn)運(yùn)算中的規(guī)則與隱式類型轉(zhuǎn)換;本文中涉及的參考資料全部聲明在了JavaScript 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)與實(shí)踐資料索引。

在 JavaScript 中,當(dāng)我們進(jìn)行比較操作或者加減乘除四則運(yùn)算操作時(shí),常常會(huì)觸發(fā) JavaScript 的隱式類型轉(zhuǎn)換機(jī)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(huì)將任何值都轉(zhuǎn)化為字符串然后展示,而數(shù)學(xué)運(yùn)算則會(huì)首先將值轉(zhuǎn)化為數(shù)值類型(除了 Date 類型對(duì)象)然后進(jìn)行操作。

我們首先來(lái)看幾組典型的 JavaScript 中運(yùn)算符操作結(jié)果,希望閱讀完本部分之后能夠?qū)γ恳粋€(gè)條目都能進(jìn)行合理解釋:

  1. // 比較 
  2. [] == ![] // true 
  3. NaN !== NaN // true 
  4.  
  5. 1 == true // true 
  6. 2 == true // false 
  7. "2" == true // flase 
  8.  
  9. null > 0 // false 
  10. null < 0 // false 
  11. null == 0 // false 
  12. null >= 0 // true 
  13.  
  14. // 加法 
  15. true + 1 // 1 
  16. undefined + 1 // NaN 
  17.  
  18. let obj = {}; 
  19.  
  20. {} + 1 // 1,這里的 {} 被當(dāng)成了代碼塊 
  21. { 1 + 1 } + 1 // 1 
  22.  
  23. obj + 1 // [object Object]1 
  24. {} + {} // Chrome 上顯示 "[object Object][object Object]",F(xiàn)irefox 顯示 NaN 
  25.  
  26. [] + {} // [object Object] 
  27. [] + a // [object Object] 
  28. + [] // 等價(jià)于 + "" => 0 
  29. {} + [] // 0 
  30. a + [] // [object Object] 
  31.  
  32. [2,3] + [1,2] // '2,31,2' 
  33. [2] + 1 // '21' 
  34. [2] + (-1) // "2-1" 
  35.  
  36. // 減法或其他操作,無(wú)法進(jìn)行字符串連接,因此在錯(cuò)誤的字符串格式下返回 NaN 
  37. [2] - 1 // 1 
  38. [2,3] - 1 // NaN 
  39. {} - 1 // -1 

原始類型間轉(zhuǎn)換

JavaScript 中我們常說(shuō)的原始類型包括了數(shù)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(zhuǎn)換函數(shù)就是 String、Number 與 Boolean:

  1. // String 
  2. let value = true
  3. console.log(typeof value); // boolean 
  4.  
  5. value = String(value); // now value is a string "true" 
  6. console.log(typeof value); // string 
  7.  
  8. // Number 
  9. let str = "123"
  10. console.log(typeof str); // string 
  11.  
  12. let num = Number(str); // becomes a number 123 
  13.  
  14. console.log(typeof num); // number 
  15.  
  16. let age = Number("an arbitrary string instead of a number"); 
  17.  
  18. console.log(age); // NaN, conversion failed 
  19.  
  20. // Boolean 
  21. console.log( Boolean(1) ); // true 
  22. console.log( Boolean(0) ); // false 
  23.  
  24. console.log( Boolean("hello") ); // true 
  25. console.log( Boolean("") ); // false 

最終,我們可以得到如下的 JavaScript 原始類型轉(zhuǎn)換表(包括復(fù)合類型向原始類型轉(zhuǎn)換的范例):

 

ToPrimitive

在比較運(yùn)算與加法運(yùn)算中,都會(huì)涉及到將運(yùn)算符兩側(cè)的操作對(duì)象轉(zhuǎn)化為原始對(duì)象的步驟;而 JavaScript 中這種轉(zhuǎn)化實(shí)際上都是由 ToPrimitive 函數(shù)執(zhí)行的。實(shí)際上,當(dāng)某個(gè)對(duì)象出現(xiàn)在了需要原始類型才能進(jìn)行操作的上下文時(shí),JavaScript 會(huì)自動(dòng)調(diào)用 ToPrimitive 函數(shù)將對(duì)象轉(zhuǎn)化為原始類型;譬如上文介紹的 alert 函數(shù)、數(shù)學(xué)運(yùn)算符、作為對(duì)象的鍵都是典型場(chǎng)景,該函數(shù)的簽名如下:

  1. ToPrimitive(input, PreferredType?) 

為了更好地理解其工作原理,我們可以用 JavaScript 進(jìn)行簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn):

  1. var ToPrimitive = function(obj,preferredType){ 
  2.   var APIs = { 
  3.     typeOf: function(obj){ 
  4.       return Object.prototype.toString.call(obj).slice(8,-1); 
  5.     }, 
  6.     isPrimitive: function(obj){ 
  7.       var _this = this, 
  8.           types = ['Null','Undefined','String','Boolean','Number']; 
  9.       return types.indexOf(_this.typeOf(obj)) !== -1;  
  10.     } 
  11.   }; 
  12.   // 如果 obj 本身已經(jīng)是原始對(duì)象,則直接返回 
  13.   if(APIs.isPrimitive(obj)) {return obj;} 
  14.    
  15.   // 對(duì)于 Date 類型,會(huì)優(yōu)先使用其 toString 方法;否則優(yōu)先使用 valueOf 方法 
  16.   preferredType = (preferredType === 'String' || APIs.typeOf(obj) === 'Date' ) ? 'String' : 'Number'
  17.   if(preferredType==='Number'){ 
  18.     if(APIs.isPrimitive(obj.valueOf())) { return obj.valueOf()}; 
  19.     if(APIs.isPrimitive(obj.toString())) { return obj.toString()}; 
  20.   }else
  21.     if(APIs.isPrimitive(obj.toString())) { return obj.toString()}; 
  22.     if(APIs.isPrimitive(obj.valueOf())) { return obj.valueOf()}; 
  23.   } 
  24.   throw new TypeError('TypeError'); 

我們可以簡(jiǎn)單覆寫(xiě)某個(gè)對(duì)象的 valueOf 方法,即可以發(fā)現(xiàn)其運(yùn)算結(jié)果發(fā)生了變化:

  1. let obj = { 
  2.     valueOf:() => { 
  3.         return 0; 
  4.     } 
  5.  
  6. obj + 1 // 1 

如果我們強(qiáng)制將某個(gè)對(duì)象的 valueOf 與 toString 方法都覆寫(xiě)為返回值為對(duì)象的方法,則會(huì)直接拋出異常。

  1. obj = { 
  2.         valueOf: function () { 
  3.             console.log("valueOf"); 
  4.             return {}; // not a primitive 
  5.         }, 
  6.         toString: function () { 
  7.             console.log("toString"); 
  8.             return {}; // not a primitive 
  9.         } 
  10.     } 
  11.  
  12. obj + 1 
  13. // error 
  14. Uncaught TypeError: Cannot convert object to primitive value 
  15.     at <anonymous>:1:5 

值得一提的是對(duì)于數(shù)值類型的 valueOf() 函數(shù)的調(diào)用結(jié)果仍為數(shù)組,因此數(shù)組類型的隱式類型轉(zhuǎn)換結(jié)果是字符串。而在 ES6 中引入 Symbol 類型之后,JavaScript 會(huì)優(yōu)先調(diào)用對(duì)象的 [Symbol.toPrimitive] 方法來(lái)將該對(duì)象轉(zhuǎn)化為原始類型,那么方法的調(diào)用順序就變?yōu)榱耍?/p>

  • 當(dāng) obj[Symbol.toPrimitive](preferredType) 方法存在時(shí),優(yōu)先調(diào)用該方法;
  • 如果 preferredType 參數(shù)為 String,則依次嘗試 obj.toString() 與 obj.valueOf();
  • 如果 preferredType 參數(shù)為 Number 或者默認(rèn)值,則依次嘗試 obj.valueOf() 與 obj.toString()。

而 [Symbol.toPrimitive] 方法的簽名為:

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

我們同樣可以通過(guò)覆寫(xiě)該方法來(lái)修改對(duì)象的運(yùn)算表現(xiàn):

  1. user = { 
  2.   name"John"
  3.   money: 1000, 
  4.  
  5.   [Symbol.toPrimitive](hint) { 
  6.     console.log(`hint: ${hint}`); 
  7.     return hint == "string" ? `{name"${this.name}"}` : this.money; 
  8.   } 
  9. }; 
  10.  
  11. // conversions demo: 
  12. console.log(user); // hint: string -> {name"John"
  13. console.log(+user); // hint: number -> 1000 
  14. console.log(user + 500); // hint: default -> 1500 

比較運(yùn)算

JavaScript 為我們提供了嚴(yán)格比較與類型轉(zhuǎn)換比較兩種模式,嚴(yán)格比較(===)只會(huì)在操作符兩側(cè)的操作對(duì)象類型一致,并且內(nèi)容一致時(shí)才會(huì)返回為 true,否則返回 false。而更為廣泛使用的 == 操作符則會(huì)首先將操作對(duì)象轉(zhuǎn)化為相同類型,再進(jìn)行比較。對(duì)于 <= 等運(yùn)算,則會(huì)首先轉(zhuǎn)化為原始對(duì)象(Primitives),然后再進(jìn)行對(duì)比。

標(biāo)準(zhǔn)的相等性操作符(== 與 !=)使用了Abstract Equality Comparison Algorithm來(lái)比較操作符兩側(cè)的操作對(duì)象(x == y),該算法流程要點(diǎn)提取如下:

  • 如果 x 或 y 中有一個(gè)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(shù)轉(zhuǎn)化為 Number 類型再進(jìn)行比較;
  • 如果 x,y 中有一個(gè)為 Object,則首先使用 ToPrimitive 函數(shù)將其轉(zhuǎn)化為原始類型,再進(jìn)行比較。

我們?cè)賮?lái)回顧下文首提出的 [] == ![] 這個(gè)比較運(yùn)算,首先 [] 為對(duì)象,則調(diào)用 ToPrimitive 函數(shù)將其轉(zhuǎn)化為字符串 "";對(duì)于右側(cè)的 ![],首先會(huì)進(jìn)行顯式類型轉(zhuǎn)換,將其轉(zhuǎn)化為 false。然后在比較運(yùn)算中,會(huì)將運(yùn)算符兩側(cè)的運(yùn)算對(duì)象都轉(zhuǎn)化為數(shù)值類型,即都轉(zhuǎn)化為了 0,因此最終的比較結(jié)果為 true。在上文中還介紹了 null >= 0 為 true 的這種比較結(jié)果,在 ECMAScript 中還規(guī)定,如果 <為 false,則 >= 為 true。

加法運(yùn)算

對(duì)于加法運(yùn)算而言,JavaScript 首先會(huì)將操作符兩側(cè)的對(duì)象轉(zhuǎn)換為 Primitive 類型;然后當(dāng)適當(dāng)?shù)碾[式類型轉(zhuǎn)換能得出有意義的值的前提下,JavaScript 會(huì)先進(jìn)行隱式類型轉(zhuǎn)換,再進(jìn)行運(yùn)算。譬如 value1 + value2 這個(gè)表達(dá)式,首先會(huì)調(diào)用 ToPrimitive 函數(shù)將兩個(gè)操作數(shù)轉(zhuǎn)化為原始類型:

  1. prim1 := ToPrimitive(value1)  
  2. prim2 := ToPrimitive(value2) 

這里將會(huì)優(yōu)先調(diào)用除了 Date 類型之外對(duì)象的 valueOf 方法,而因?yàn)閿?shù)組的 valueOf 方法的返回值仍為數(shù)組類型,則會(huì)返回其字符串表示。而經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換之后的 prim1 與 prim2 中的任一個(gè)為字符串,則會(huì)優(yōu)先進(jìn)行字符串連接;否則進(jìn)行加法計(jì)算。

【本文是51CTO專欄作者“張梓雄 ”的原創(chuàng)文章,如需轉(zhuǎn)載請(qǐng)通過(guò)51CTO與作者聯(lián)系】

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責(zé)任編輯:武曉燕 來(lái)源: 51CTO專欄
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