Javascript 對象 —— 原始值轉(zhuǎn)換

當對象相加 ?obj1 + obj2?，相減 ?obj1 - obj2?，或者使用 ?alert(obj)? 打印時會發(fā)生什么？

JavaScript 不允許自定義運算符對對象的處理方式。與其他一些編程語言（Ruby，C++）不同，我們無法實現(xiàn)特殊的對象處理方法來處理加法（或其他運算）。 

在此類運算的情況下，對象會被自動轉(zhuǎn)換為原始值，然后對這些原始值進行運算，并得到運算結(jié)果（也是一個原始值）。

這是一個重要的限制：因為 obj1 + obj2（或者其他數(shù)學運算）的結(jié)果不能是另一個對象！

例如，我們無法使用對象來表示向量或矩陣（或成就或其他），把它們相加并期望得到一個“總和”向量作為結(jié)果。這樣的想法是行不通的。

因此，由于我們從技術上無法實現(xiàn)此類運算，所以在實際項目中不存在對對象的數(shù)學運算。如果你發(fā)現(xiàn)有，除了極少數(shù)例外，通常是寫錯了。

本文將介紹對象是如何轉(zhuǎn)換為原始值的，以及如何對其進行自定義。

我們有兩個目的：

1. 讓我們在遇到類似的對對象進行數(shù)學運算的編程錯誤時，能夠更加理解到底發(fā)生了什么。
2. 也有例外，這些操作也可以是可行的。例如日期相減或比較（?Date ?對象）。我們稍后會遇到它們。

轉(zhuǎn)換規(guī)則

在 類型轉(zhuǎn)換 一章中，我們已經(jīng)看到了數(shù)字、字符串和布爾轉(zhuǎn)換的規(guī)則。但是我們沒有講對象的轉(zhuǎn)換規(guī)則。現(xiàn)在我們已經(jīng)掌握了方法（method）和 symbol 的相關知識，可以開始學習對象原始值轉(zhuǎn)換了。

1. 沒有轉(zhuǎn)換為布爾值。所有的對象在布爾上下文（context）中均為 ?true?，就這么簡單。只有字符串和數(shù)字轉(zhuǎn)換。
2. 數(shù)字轉(zhuǎn)換發(fā)生在對象相減或應用數(shù)學函數(shù)時。例如，?Date ?對象（將在 日期和時間 一章中介紹）可以相減，?date1 - date2? 的結(jié)果是兩個日期之間的差值。
3. 至于字符串轉(zhuǎn)換 —— 通常發(fā)生在我們像 ?alert(obj)? 這樣輸出一個對象和類似的上下文中。

我們可以使用特殊的對象方法，自己實現(xiàn)字符串和數(shù)字的轉(zhuǎn)換。

現(xiàn)在讓我們一起探究技術細節(jié)，因為這是深入討論該主題的唯一方式。

hint

JavaScript 是如何決定應用哪種轉(zhuǎn)換的？

類型轉(zhuǎn)換在各種情況下有三種變體。它們被稱為 “hint”，在 規(guī)范 所述：

?"string"
?

對象到字符串的轉(zhuǎn)換，當我們對期望一個字符串的對象執(zhí)行操作時，如 “alert”：

// 輸出
alert(obj);

// 將對象作為屬性鍵
anotherObj[obj] = 123;

?"number"
?

對象到數(shù)字的轉(zhuǎn)換，例如當我們進行數(shù)學運算時：

// 顯式轉(zhuǎn)換
let num = Number(obj);

// 數(shù)學運算（除了二元加法）
let n = +obj; // 一元加法
let delta = date1 - date2;

// 小于/大于的比較
let greater = user1 > user2;

大多數(shù)內(nèi)建的數(shù)學函數(shù)也包括這種轉(zhuǎn)換。

?"default"
?

在少數(shù)情況下發(fā)生，當運算符“不確定”期望值的類型時。

例如，二元加法 + 可用于字符串（連接），也可以用于數(shù)字（相加）。因此，當二元加法得到對象類型的參數(shù)時，它將依據(jù) "default" hint 來對其進行轉(zhuǎn)換。

此外，如果對象被用于與字符串、數(shù)字或 symbol 進行 == 比較，這時到底應該進行哪種轉(zhuǎn)換也不是很明確，因此使用 "default" hint。

// 二元加法使用默認 hint
let total = obj1 + obj2;

// obj == number 使用默認 hint
if (user == 1) { ... };

像 < 和 > 這樣的小于/大于比較運算符，也可以同時用于字符串和數(shù)字。不過，它們使用 “number” hint，而不是 “default”。這是歷史原因。

上面這些規(guī)則看起來比較復雜，但在實踐中其實挺簡單的。

除了一種情況（Date 對象，我們稍后會講到）之外，所有內(nèi)建對象都以和 "number" 相同的方式實現(xiàn) "default" 轉(zhuǎn)換。我們也可以這樣做。

盡管如此，了解上述的 3 個 hint 還是很重要的，很快你就會明白為什么這樣說。

為了進行轉(zhuǎn)換，JavaScript 嘗試查找并調(diào)用三個對象方法：

1. 調(diào)用 ?obj[Symbol.toPrimitive](hint)? —— 帶有 symbol 鍵 ?Symbol.toPrimitive?（系統(tǒng) symbol）的方法，如果這個方法存在的話，
2. 否則，如果 hint 是 ?"string"? —— 嘗試調(diào)用 ?obj.toString()? 或 ?obj.valueOf()?，無論哪個存在。
3. 否則，如果 hint 是 ?"number"? 或 ?"default"? —— 嘗試調(diào)用 ?obj.valueOf()? 或 ?obj.toString()?，無論哪個存在。

Symbol.toPrimitive

我們從第一個方法開始。有一個名為 Symbol.toPrimitive 的內(nèi)建 symbol，它被用來給轉(zhuǎn)換方法命名，像這樣：

obj[Symbol.toPrimitive] = function(hint) {
  // 這里是將此對象轉(zhuǎn)換為原始值的代碼
  // 它必須返回一個原始值
  // hint = "string"、"number" 或 "default" 中的一個
}

如果 Symbol.toPrimitive 方法存在，則它會被用于所有 hint，無需更多其他方法。

例如，這里 user 對象實現(xiàn)了它：

let user = {
  name: "John",
  money: 1000,

  [Symbol.toPrimitive](hint) {
    alert(`hint: ${hint}`);
    return hint == "string" ? `{name: "${this.name}"}` : this.money;
  }
};

// 轉(zhuǎn)換演示：
alert(user); // hint: string -> {name: "John"}
alert(+user); // hint: number -> 1000
alert(user + 500); // hint: default -> 1500

從代碼中我們可以看到，根據(jù)轉(zhuǎn)換的不同，user 變成一個自描述字符串或者一個金額。user[Symbol.toPrimitive] 方法處理了所有的轉(zhuǎn)換情況。

toString/valueOf

如果沒有 Symbol.toPrimitive，那么 JavaScript 將嘗試尋找 toString 和 valueOf 方法：

• 對于 ?"string"? hint：調(diào)用 ?toString ?方法，如果它不存在，則調(diào)用 ?valueOf ?方法（因此，對于字符串轉(zhuǎn)換，優(yōu)先調(diào)用 ?toString?）。
• 對于其他 hint：調(diào)用 ?valueOf ?方法，如果它不存在，則調(diào)用 ?toString ?方法（因此，對于數(shù)學運算，優(yōu)先調(diào)用 ?valueOf ?方法）。

toString 和 valueOf 方法很早己有了。它們不是 symbol（那時候還沒有 symbol 這個概念），而是“常規(guī)的”字符串命名的方法。它們提供了一種可選的“老派”的實現(xiàn)轉(zhuǎn)換的方法。

這些方法必須返回一個原始值。如果 toString 或 valueOf 返回了一個對象，那么返回值會被忽略（和這里沒有方法的時候相同）。

默認情況下，普通對象具有 toString 和 valueOf 方法：

• ?toString ?方法返回一個字符串 ?"[object Object]"?。
• ?valueOf ?方法返回對象自身。

下面是一個示例：

let user = {name: "John"};

alert(user); // [object Object]
alert(user.valueOf() === user); // true

所以，如果我們嘗試將一個對象當做字符串來使用，例如在 alert 中，那么在默認情況下我們會看到 [object Object]。

這里提到的默認的 valueOf 只是為了完整起見，以避免混淆。正如你看到的，它返回對象本身，因此被忽略。別問我為什么，這是歷史原因。所以我們可以假設它根本就不存在。

讓我們實現(xiàn)一下這些方法來自定義轉(zhuǎn)換。

例如，這里的 user 執(zhí)行和前面提到的那個 user 一樣的操作，使用 toString 和 valueOf 的組合（而不是 Symbol.toPrimitive）：

let user = {
  name: "John",
  money: 1000,

  // 對于 hint="string"
  toString() {
    return `{name: "${this.name}"}`;
  },

  // 對于 hint="number" 或 "default"
  valueOf() {
    return this.money;
  }

};

alert(user); // toString -> {name: "John"}
alert(+user); // valueOf -> 1000
alert(user + 500); // valueOf -> 1500

我們可以看到，執(zhí)行的動作和前面使用 Symbol.toPrimitive 的那個例子相同。

通常我們希望有一個“全能”的地方來處理所有原始轉(zhuǎn)換。在這種情況下，我們可以只實現(xiàn) toString，就像這樣：

let user = {
  name: "John",

  toString() {
    return this.name;
  }
};

alert(user); // toString -> John
alert(user + 500); // toString -> John500

如果沒有 Symbol.toPrimitive 和 valueOf，toString 將處理所有原始轉(zhuǎn)換。

轉(zhuǎn)換可以返回任何原始類型

關于所有原始轉(zhuǎn)換方法，有一個重要的點需要知道，就是它們不一定會返回 “hint” 的原始值。

沒有限制 toString() 是否返回字符串，或 Symbol.toPrimitive 方法是否為 "number" hint 返回數(shù)字。

唯一強制性的事情是：這些方法必須返回一個原始值，而不是對象。

歷史原因

由于歷史原因，如果 toString 或 valueOf 返回一個對象，則不會出現(xiàn) error，但是這種值會被忽略（就像這種方法根本不存在）。這是因為在 JavaScript 語言發(fā)展初期，沒有很好的 “error” 的概念。

相反，Symbol.toPrimitive 更嚴格，它 必須 返回一個原始值，否則就會出現(xiàn) error。

進一步的轉(zhuǎn)換

我們已經(jīng)知道，許多運算符和函數(shù)執(zhí)行類型轉(zhuǎn)換，例如乘法 * 將操作數(shù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字。

如果我們將對象作為參數(shù)傳遞，則會出現(xiàn)兩個運算階段：

1. 對象被轉(zhuǎn)換為原始值（通過前面我們描述的規(guī)則）。
2. 如果還需要進一步計算，則生成的原始值會被進一步轉(zhuǎn)換。

例如：

let obj = {
  // toString 在沒有其他方法的情況下處理所有轉(zhuǎn)換
  toString() {
    return "2";
  }
};

alert(obj * 2); // 4，對象被轉(zhuǎn)換為原始值字符串 "2"，之后它被乘法轉(zhuǎn)換為數(shù)字 2。

1. 乘法 ?obj * 2? 首先將對象轉(zhuǎn)換為原始值（字符串 “2”）。
2. 之后 ?"2" * 2? 變?yōu)?nbsp;?2 * 2?（字符串被轉(zhuǎn)換為數(shù)字）。

二元加法在同樣的情況下會將其連接成字符串，因為它更愿意接受字符串：

let obj = {
  toString() {
    return "2";
  }
};

alert(obj + 2); // 22（"2" + 2）被轉(zhuǎn)換為原始值字符串 => 級聯(lián)

總結(jié)

對象到原始值的轉(zhuǎn)換，是由許多期望以原始值作為值的內(nèi)建函數(shù)和運算符自動調(diào)用的。

這里有三種類型（hint）：

• ?"string"?（對于 ?alert ?和其他需要字符串的操作）
• ?"number"?（對于數(shù)學運算）
• ?"default"?（少數(shù)運算符，通常對象以和 ?"number"? 相同的方式實現(xiàn) ?"default"? 轉(zhuǎn)換）

規(guī)范明確描述了哪個運算符使用哪個 hint。

轉(zhuǎn)換算法是：

1. 調(diào)用 ?obj[Symbol.toPrimitive](hint)? 如果這個方法存在，
2. 否則，如果 hint 是 ?"string"?
   • 嘗試調(diào)用 ?obj.toString()? 或 ?obj.valueOf()?，無論哪個存在。
3. 否則，如果 hint 是 ?"number"? 或者 ?"default"?
   • 嘗試調(diào)用 ?obj.valueOf()? 或 ?obj.toString()?，無論哪個存在。

所有這些方法都必須返回一個原始值才能工作（如果已定義）。

在實際使用中，通常只實現(xiàn) obj.toString() 作為字符串轉(zhuǎn)換的“全能”方法就足夠了，該方法應該返回對象的“人類可讀”表示，用于日志記錄或調(diào)試。