ECMAScript7规范中的ToPrimitive抽象操作

本文将介绍ECMAScript7规范中的ToPrimitive抽象操作。

预备知识

ECMAScript数据类型

ECMAScript数据类型细分为两大类数据类型，一种是语言类型，一种是规范类型：

• 语言类型是可以直接被开发人员使用的数据类型；
• 规范类型代表meta-values（元值），用在算法中描述ECMAScript语言结构和语言类型的语义。它们主要用于规范的说明，不需要被真正地实现。

ECMAScript的语言类型一共有7种：

• Undefined
• Null
• Boolean，布尔类型
• String，字符串类型
• Symbol，符号类型
• Number，数字类型
• Object，对象类型

原始数据类型是上述Undefined、Null、Boolean、String、Symbol和Number的统称，也就是非对象数据类型。
下文涉及到的规范类型只有List，也就是列表，类似于数组，用符号« »表示。

@@toPrimitive

Symbol有很多有名的符号，比如@@toPrimitive，也就是Symbol.toPrimitive，这是定义在Symbol对象上的一个属性。

ToPrimitive(input [, PreferredType])

该抽象操作接受一个参数input和一个可选的参数PreferredType。该抽象操作的目的是把参数input转化为非对象数据类型，也就是原始数据类型。如果input可以同时转化为多个原始数据，那么会优先参考PreferredType的值。转化过程参照下表：

参数input的数据类型	结果
Undefined	返回input自身
Null	返回input自身
Boolean	返回input自身
Number	返回input自身
String	返回input自身
Symbol	返回input自身
Object	执行下面的步骤

如果input的数据类型是对象，执行下述步骤：

1. 如果没有传入PreferredType参数，让hint等于"default"；
2. 如果PreferredType是hint String，让hint等于"string"；
3. 如果PreferredType是hint Number，让hint等于"number"；
4. 让exoticToPrim等于GetMethod(input, @@toPrimitive)，大概语义就是获取参数input的@@toPrimitive方法；

5. 如果exoticToPrim不是Undefined，那么：

   1. 让result等于Call(exoticToPrim, input, « hint »)，大概语义就是执行exoticToPrim(hint)；
   2. 如果result是原始数据类型，返回result；
   3. 抛出类型错误的异常；
6. 如果hint是"default"，让hint等于"number"；
7. 返回OrdinaryToPrimitive(input, hint)抽象操作的结果。

OrdinaryToPrimitive(O, hint)

O的数据类型是对象，hint的数据类型是字符串，并且hint的值要么是"string"，要么是"number"。该抽象操作的步骤如下：

1. 如果hint是"string"，让methodNames等于« "toString", "valueOf" »；
2. 如果hint是"number"，让methodNames等于« "valueOf", "toString" »；

3. 按顺序迭代列表methodNames，对于每一个迭代值name：

   1. 让method等于Get(O, name)，大概语义就是获取对象O的name值对应的属性；

   2. 如果method可以调用，那么：

      1. 让method等于Call(method, O)，大概语义就是执行method()；
      2. 如果result的类型不是对象，返回result；
4. 抛出类型错误的异常。

由上述操作步骤可知：

• 通过ToPrimitive的步骤6可知，当没有提供可选参数PreferredType的时候，hint会默认为"number"；
• 通过ToPrimitive的步骤4可知，可以通过定义@@toPrimitive方法来覆盖默认行为，比如规范中定义的Date日期对象和Symbol符号对象都在原型上定义了@@toPrimitive方法。

实践

可能有人会问，为什么要讲解规范中的抽象方法，抽象方法我又用不到。其实不然，这个方法在很多地方都会用到，只是你不知道罢了。下面通过讲解几个实例让大家加深对它的理解。

'' + [1, 2, 3]

'' + [1, 2, 3] // "1,2,3"

根据规范中的加法操作，对于操作x + y，会调用ToPrimitive(x)和ToPrimitive(y)把x和y转化为原始数据类型。上面的例子中''本身就是原始数据类型了，所以返回''自身。[1, 2, 3]是对象类型，并且数组没有定义@@toPrimitive属性。因为没有提供PreferredType，所以在ToPrimitive操作的步骤6中，hint变为"number"，所以OrdinaryToPrimitive中的methodNames是« "valueOf", "toString" »。

var a = [1, 2, 3]
a.valueOf() // [1, 2, 3]，数组a本身
a.toString() // "1,2,3"

因为valueOf返回的是数组a本身，还是对象类型，所以会继续调用toString方法，返回了字符串"1,2,3"，所以

'' + [1, 2, 3] // => '' + '1,2,3' => '1,2,3'

那么，如果我们覆盖数组原型上的valueOf方法，使得该方法返回一个原始数据类型，那么结果会是什么呢？

var a = [1, 2, 3]
a.valueOf = function () {
    console.log('trigger valueOf')
    return 'hello'
}
'' + a //  => '' + 'hello' => 'hello'

覆盖默认的valueOf之后，调用valueOf会返回原始数据类型。根据OrdinaryToPrimitive的3.2.2，这个时候就直接返回了，不会再调用toString方法。同时在控制台会log出"trigger valueOf"，也就是说valueOf确实是调用了。
那么，如果我们覆盖数组默认的toString方法，使得该方法返回对象类型，那么结果会是什么呢？

var a = [1, 2, 3]
a.toString = function () {
    console.log('trigger toString')
    return this
}
'' + a // Uncaught TypeError: Cannot convert object to primitive value

因为数组原型上的valueOf方法返回对象类型，在上面的例子中，我们把toString覆盖了，使它也返回对象类型，那么就会直接走到OrdinaryToPrimitive的第4步，也就是抛出类型错误的异常，不能把对象转化为原始数据类型。
在上面我们提到过可以通过@@toPrimitive方法来自定义ToPrimitive的行为，比如下面的例子：

var a = [1, 2, 3]
a[Symbol.toPrimitive] = function () {
    return 'custom'
}
'' + a // => '' + 'custom' => 'custom'

相加操作在调用ToPrimitive的时候没有提供PreferredType，接下来讲一个会优先使用hint String作为PreferredType的例子：

var a = [1, 2, 3]
a.valueOf = function () {
    console.log('trigger valueOf')
    return 'hello'
}
a.valueOf() // "hello"
a.toString() // "1,2,3"
var obj = {}
obj[a] = 'hello' // obj是{1,2,3: "hello"}

在把变量作为键值使用的时候，会调用ToPrimitive把键值转化为原始数据类型，并且PreferredType的值是hint String。通过上面的例子也可以看出来，a.valueOf和a.toString的结果都是字符串，但是使用了'1,2,3'，也就是使用了a.toString的结果。当然，如果我们重新定义toString方法，并且返回对象，那么就会使用valueOf的值了：

var a = [1, 2, 3]
a.valueOf = function () {
    console.log('trigger valueOf')
    return 'hello'
}
a.toString = function () {
    console.log('trigger toString')
    return this
}
var obj = {}
obj[a] = 'hello' // obj是{hello: "hello"}

并且会在控制台先log出"trigger toString"，后log出"trigger valueOf"。当然，如果这两个都返回对象，那么还是会报错：

var a = [1, 2, 3] // 使用原型链上的valueOf方法
a.toString = function () {
    console.log('trigger toString')
    return this
}
var obj = {}
obj[a] = 'hello' // Uncaught TypeError: Cannot convert object to primitive value

Date

在上面讲ToPrimitive的时候，提到Date对象和Symbol对象在原型上定义了@@toPrimitive方法。在ToPrimitive的第6步的操作中，我们可以看到当没有提供PreferredType的时候，优先调用valueOf方法。Date原型上的@@toPrimitive做的事情非常简单：当没有提供PreferredType的时候，优先调用toString方法。所以对于上面的操作，Date对象的行为是不一样的：

var a = [1, 2, 3]
a.valueOf = function () {
    return 'hello'
}
a.valueOf() // "hello"
a.toString() // "1,2,3"
'' + a // "hello"
var date = new Date()
date.valueOf() // 1536416960724
date.toString() // "Sat Sep 08 2018 22:29:20 GMT+0800 (中国标准时间)"
'' + date // "Sat Sep 08 2018 22:29:20 GMT+0800 (中国标准时间)"

我们可以看到date的valueOf方法和toString方法都返回原始数据类型，但是优先使用了toString方法。

总结

本文主要讲解了ToPrimitive抽象操作，以及一些相关的例子，希望大家能有所收获。如果本文有什么错误或者不严谨的地方，欢迎在评论区留言。