Javascript 对象 —— 原始值转换

当对象相加 ​obj1 + obj2​，相减 ​obj1 - obj2​，或者使用 ​alert(obj)​ 打印时会发生什么？

JavaScript 不允许自定义运算符对对象的处理方式。与其他一些编程语言（Ruby，C++）不同，我们无法实现特殊的对象处理方法来处理加法（或其他运算）。 

在此类运算的情况下，对象会被自动转换为原始值，然后对这些原始值进行运算，并得到运算结果（也是一个原始值）。

这是一个重要的限制：因为 obj1 + obj2（或者其他数学运算）的结果不能是另一个对象！

例如，我们无法使用对象来表示向量或矩阵（或成就或其他），把它们相加并期望得到一个“总和”向量作为结果。这样的想法是行不通的。

因此，由于我们从技术上无法实现此类运算，所以在实际项目中不存在对对象的数学运算。如果你发现有，除了极少数例外，通常是写错了。

本文将介绍对象是如何转换为原始值的，以及如何对其进行自定义。

我们有两个目的：

1. 让我们在遇到类似的对对象进行数学运算的编程错误时，能够更加理解到底发生了什么。
2. 也有例外，这些操作也可以是可行的。例如日期相减或比较（​Date ​对象）。我们稍后会遇到它们。

转换规则

在 类型转换 一章中，我们已经看到了数字、字符串和布尔转换的规则。但是我们没有讲对象的转换规则。现在我们已经掌握了方法（method）和 symbol 的相关知识，可以开始学习对象原始值转换了。

1. 没有转换为布尔值。所有的对象在布尔上下文（context）中均为 ​true​，就这么简单。只有字符串和数字转换。
2. 数字转换发生在对象相减或应用数学函数时。例如，​Date ​对象（将在 日期和时间 一章中介绍）可以相减，​date1 - date2​ 的结果是两个日期之间的差值。
3. 至于字符串转换 —— 通常发生在我们像 ​alert(obj)​ 这样输出一个对象和类似的上下文中。

我们可以使用特殊的对象方法，自己实现字符串和数字的转换。

现在让我们一起探究技术细节，因为这是深入讨论该主题的唯一方式。

hint

JavaScript 是如何决定应用哪种转换的？

类型转换在各种情况下有三种变体。它们被称为 “hint”，在 规范 所述：

​"string"
​

对象到字符串的转换，当我们对期望一个字符串的对象执行操作时，如 “alert”：

// 输出
alert(obj);

// 将对象作为属性键
anotherObj[obj] = 123;

​"number"
​

对象到数字的转换，例如当我们进行数学运算时：

// 显式转换
let num = Number(obj);

// 数学运算（除了二元加法）
let n = +obj; // 一元加法
let delta = date1 - date2;

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

大多数内建的数学函数也包括这种转换。

​"default"
​

在少数情况下发生，当运算符“不确定”期望值的类型时。

例如，二元加法 + 可用于字符串（连接），也可以用于数字（相加）。因此，当二元加法得到对象类型的参数时，它将依据 "default" hint 来对其进行转换。

此外，如果对象被用于与字符串、数字或 symbol 进行 == 比较，这时到底应该进行哪种转换也不是很明确，因此使用 "default" hint。

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

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

像 < 和 > 这样的小于/大于比较运算符，也可以同时用于字符串和数字。不过，它们使用 “number” hint，而不是 “default”。这是历史原因。

上面这些规则看起来比较复杂，但在实践中其实挺简单的。

除了一种情况（Date 对象，我们稍后会讲到）之外，所有内建对象都以和 "number" 相同的方式实现 "default" 转换。我们也可以这样做。

尽管如此，了解上述的 3 个 hint 还是很重要的，很快你就会明白为什么这样说。

为了进行转换，JavaScript 尝试查找并调用三个对象方法：

1. 调用 ​obj[Symbol.toPrimitive](hint)​ —— 带有 symbol 键 ​Symbol.toPrimitive​（系统 symbol）的方法，如果这个方法存在的话，
2. 否则，如果 hint 是 ​"string"​ —— 尝试调用 ​obj.toString()​ 或 ​obj.valueOf()​，无论哪个存在。
3. 否则，如果 hint 是 ​"number"​ 或 ​"default"​ —— 尝试调用 ​obj.valueOf()​ 或 ​obj.toString()​，无论哪个存在。

Symbol.toPrimitive

我们从第一个方法开始。有一个名为 Symbol.toPrimitive 的内建 symbol，它被用来给转换方法命名，像这样：

obj[Symbol.toPrimitive] = function(hint) {
  // 这里是将此对象转换为原始值的代码
  // 它必须返回一个原始值
  // hint = "string"、"number" 或 "default" 中的一个
}

如果 Symbol.toPrimitive 方法存在，则它会被用于所有 hint，无需更多其他方法。

例如，这里 user 对象实现了它：

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

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

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

从代码中我们可以看到，根据转换的不同，user 变成一个自描述字符串或者一个金额。user[Symbol.toPrimitive] 方法处理了所有的转换情况。

toString/valueOf

如果没有 Symbol.toPrimitive，那么 JavaScript 将尝试寻找 toString 和 valueOf 方法：

• 对于 ​"string"​ hint：调用 ​toString ​方法，如果它不存在，则调用 ​valueOf ​方法（因此，对于字符串转换，优先调用 ​toString​）。
• 对于其他 hint：调用 ​valueOf ​方法，如果它不存在，则调用 ​toString ​方法（因此，对于数学运算，优先调用 ​valueOf ​方法）。

toString 和 valueOf 方法很早己有了。它们不是 symbol（那时候还没有 symbol 这个概念），而是“常规的”字符串命名的方法。它们提供了一种可选的“老派”的实现转换的方法。

这些方法必须返回一个原始值。如果 toString 或 valueOf 返回了一个对象，那么返回值会被忽略（和这里没有方法的时候相同）。

默认情况下，普通对象具有 toString 和 valueOf 方法：

• ​toString ​方法返回一个字符串 ​"[object Object]"​。
• ​valueOf ​方法返回对象自身。

下面是一个示例：

let user = {name: "John"};

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

所以，如果我们尝试将一个对象当做字符串来使用，例如在 alert 中，那么在默认情况下我们会看到 [object Object]。

这里提到的默认的 valueOf 只是为了完整起见，以避免混淆。正如你看到的，它返回对象本身，因此被忽略。别问我为什么，这是历史原因。所以我们可以假设它根本就不存在。

让我们实现一下这些方法来自定义转换。

例如，这里的 user 执行和前面提到的那个 user 一样的操作，使用 toString 和 valueOf 的组合（而不是 Symbol.toPrimitive）：

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

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

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

};

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

我们可以看到，执行的动作和前面使用 Symbol.toPrimitive 的那个例子相同。

通常我们希望有一个“全能”的地方来处理所有原始转换。在这种情况下，我们可以只实现 toString，就像这样：

let user = {
  name: "John",

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

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

如果没有 Symbol.toPrimitive 和 valueOf，toString 将处理所有原始转换。

转换可以返回任何原始类型

关于所有原始转换方法，有一个重要的点需要知道，就是它们不一定会返回 “hint” 的原始值。

没有限制 toString() 是否返回字符串，或 Symbol.toPrimitive 方法是否为 "number" hint 返回数字。

唯一强制性的事情是：这些方法必须返回一个原始值，而不是对象。

历史原因

由于历史原因，如果 toString 或 valueOf 返回一个对象，则不会出现 error，但是这种值会被忽略（就像这种方法根本不存在）。这是因为在 JavaScript 语言发展初期，没有很好的 “error” 的概念。

相反，Symbol.toPrimitive 更严格，它 必须 返回一个原始值，否则就会出现 error。

进一步的转换

我们已经知道，许多运算符和函数执行类型转换，例如乘法 * 将操作数转换为数字。

如果我们将对象作为参数传递，则会出现两个运算阶段：

1. 对象被转换为原始值（通过前面我们描述的规则）。
2. 如果还需要进一步计算，则生成的原始值会被进一步转换。

例如：

let obj = {
  // toString 在没有其他方法的情况下处理所有转换
  toString() {
    return "2";
  }
};

alert(obj * 2); // 4，对象被转换为原始值字符串 "2"，之后它被乘法转换为数字 2。

1. 乘法 ​obj * 2​ 首先将对象转换为原始值（字符串 “2”）。
2. 之后 ​"2" * 2​ 变为 ​2 * 2​（字符串被转换为数字）。

二元加法在同样的情况下会将其连接成字符串，因为它更愿意接受字符串：

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

alert(obj + 2); // 22（"2" + 2）被转换为原始值字符串 => 级联

总结

对象到原始值的转换，是由许多期望以原始值作为值的内建函数和运算符自动调用的。

这里有三种类型（hint）：

• ​"string"​（对于 ​alert ​和其他需要字符串的操作）
• ​"number"​（对于数学运算）
• ​"default"​（少数运算符，通常对象以和 ​"number"​ 相同的方式实现 ​"default"​ 转换）

规范明确描述了哪个运算符使用哪个 hint。

转换算法是：

1. 调用 ​obj[Symbol.toPrimitive](hint)​ 如果这个方法存在，
2. 否则，如果 hint 是 ​"string"​
   • 尝试调用 ​obj.toString()​ 或 ​obj.valueOf()​，无论哪个存在。
3. 否则，如果 hint 是 ​"number"​ 或者 ​"default"​
   • 尝试调用 ​obj.valueOf()​ 或 ​obj.toString()​，无论哪个存在。

所有这些方法都必须返回一个原始值才能工作（如果已定义）。

在实际使用中，通常只实现 obj.toString() 作为字符串转换的“全能”方法就足够了，该方法应该返回对象的“人类可读”表示，用于日志记录或调试。