从 ECMA 规范看 JavaScript 类型转换

前言

JavaScript 中的类型转换一直都是让前端开发者最头疼的问题。前阵子，推特上有个人专门发了一张图说 JavaScript 让人不可思议。

除了这个，还有很多经典的、让 JavaScript 开发者摸不着头脑的类型转换，譬如下面这些，你是否知道结果都是多少？

1 + {} === ?
{} + 1 === ?
1 + [] === ?
1 + '2' === ?

本文将带领你从 ECMA 规范开始，去深入理解 JavaScript 中的类型转换，让类型转换不再成为前端开发中的拦路虎。

数据类型

JS 中有六种简单数据类型：undefined、null、boolean、string、number、symbol，以及一种复杂类型：object。
但是 JavaScript 在声明时只有一种类型，只有到运行期间才会确定当前类型。在运行期间，由于 JavaScript 没有对类型做严格限制，导致不同类型之间可以进行运算，这样就需要允许类型之间互相转换。

类型转换

显式类型转换

显式类型转换就是手动地将一种值转换为另一种值。一般来说，显式类型转换也是严格按照上面的表格来进行类型转换的。

常用的显式类型转换方法有 Number、String、Boolean、parseInt、parseFloat、toString 等等。
这里需要注意一下 parseInt，有一道题偶尔会在面试中遇到。

问：为什么 [1, 2, 3].map(parseInt) 返回 [1,NaN,NaN]?
答：parseInt函数的第二个参数表示要解析的数字的基数。该值介于 2 ~ 36 之间。

如果省略该参数或其值为 0，则数字将以 10 为基础来解析。如果它以 “0x” 或 “0X” 开头，将以 16 为基数。

如果该参数小于 2 或者大于 36，则 parseInt() 将返回 NaN。
一般来说，类型转换主要是基本类型转基本类型、复杂类型转基本类型两种。
转换的目标类型主要分为以下几种：

1. 转换为 string
2. 转换为 number
3. 转换为 boolean

我参考了 ECMA-262 的官方文档来总结一下这几种类型转换。ECMA 文档链接：ECMA-262

ToNumber

其他类型转换到 number 类型的规则见下方表格：

原始值	转换结果
Undefined	NaN
Null	0
true	1
false	0
String	根据语法和转换规则来转换
Symbol	Throw a TypeError exception
Object	先调用toPrimitive，再调用toNumber

String 转换为 Number 类型的规则：

1. 如果字符串中只包含数字，那么就转换为对应的数字。
2. 如果字符串中只包含十六进制格式，那么就转换为对应的十进制数字。
3. 如果字符串为空，那么转换为0。
4. 如果字符串包含上述之外的字符，那么转换为 NaN。

使用+可以将其他类型转为 number 类型，我们用下面的例子来验证一下。

+undefined // NaN
+null // 0
+true // 1
+false // 0
+'111' // 111
+'0x100F' // 4111
+'' // 0
'b' + 'a' + + 'a' + 'a' // 'baNaNa'
+Symbol() // Uncaught TypeError: Cannot convert a Symbol value to a number

ToBoolean

原始值	转换结果
Undefined	false
Boolean	true or false
Number	0和NaN返回false，其他返回true
Symbol	true
Object	true

我们也可以使用 Boolean 构造函数来手动将其他类型转为 boolean 类型。

Boolean(undefined) // false
Boolean(1) // true
Boolean(0) // false
Boolean(NaN) // false
Boolean(Symbol()) // true
Boolean({}) // true

ToString

原始值	转换结果
Undefined	'Undefined'
Boolean	'true' or 'false'
Number	对应的字符串类型
String	String
Symbol	Throw a TypeError exception
Object	先调用toPrimitive，再调用toNumber

转换到 string 类型可以用模板字符串来实现。

`${undefined}` // 'undefined'
`${true}` // 'true'
`${false}` // 'false'
`${11}` // '11'
`${Symbol()}` // Cannot convert a Symbol value to a string
`${{}}`

隐式类型转换

隐式类型转换一般是在涉及到运算符的时候才会出现的情况，比如我们将两个变量相加，或者比较两个变量是否相等。
隐式类型转换其实在我们上面的例子中已经有所体现。对于对象转原始类型的转换，也会遵守 ToPrimitive 的规则，下面会进行细说。

从ES规范来看类型转换

ToPrimitive

在对象转原始类型的时候，一般会调用内置的 ToPrimitive 方法，而 ToPrimitive 方法则会调用 OrdinaryToPrimitive 方法，我们可以看一下 ECMA 的官方文档。

我来翻译一下这段话。

ToPrimitive 方法接受两个参数，一个是输入的值 input，一个是期望转换的类型 PreferredType。

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)，意思就是获取参数 input 的 @@toPrimitive 方法
5. 如果 exoticToPrim 不是 Undefined，那么就让 result 等于 Call(exoticToPrim, input, « hint »)，意思就是执行 exoticToPrim(hint)，如果执行后的结果 result 是原始数据类型，返回 result，否则就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

而 OrdinaryToPrimitive 方法也接受两个参数，一个是输入的值O，一个也是期望转换的类型 hint。

1. 如果输入的值是个对象
2. 如果 hint 是个字符串并且值为'string'或者'number'
3. 如果 hint 是'string'，那么就将 methodNames 设置为 toString、valueOf
4. 如果 hint 是'number'，那么就将 methodNames 设置为 valueOf、toString
5. 遍历 methodNames 拿到当前循环中的值 name，将 method 设置为 O[name]（即拿到 valueOf 和 toString 两个方法）
6. 如果 method 可以被调用，那么就让 result 等于 method 执行后的结果，如果 result 不是对象就返回 result，否则就抛出一个类型错误的报错。

ToPrimitive 的代码实现

如果只用文字来描述，你肯定会觉得过于晦涩难懂，所以这里我就自己用代码来实现这两个方法帮助你的理解。

// 获取类型
const getType = (obj) => {
    return Object.prototype.toString.call(obj).slice(8,-1);
}
// 是否为原始类型
const isPrimitive = (obj) => {
    const types = ['String','Undefined','Null','Boolean','Number'];
      return types.indexOf(getType(obj)) !== -1;
}
const ToPrimitive = (input, preferredType) => {
    // 如果input是原始类型，那么不需要转换，直接返回
    if (isPrimitive(input)) {
        return input;
    }
    let hint = '', 
        exoticToPrim = null,
        methodNames = [];
    // 当没有提供可选参数preferredType的时候，hint会默认为"default"；
    if (!preferredType) {
        hint = 'default'
    } else if (preferredType === 'string') {
        hint = 'string'
    } else if (preferredType === 'number') {
        hint = 'number'
    }
    exoticToPrim = input.@@toPrimitive;
    // 如果有toPrimitive方法
    if (exoticToPrim) {
        // 如果exoticToPrim执行后返回的是原始类型
        if (typeof (result = exoticToPrim.call(O, hint)) !== 'object') {
            return result;
        // 如果exoticToPrim执行后返回的是object类型
        } else {
            throw new TypeError('TypeError exception')
        }
    }
    // 这里给了默认hint值为number，Symbol和Date通过定义@@toPrimitive方法来修改默认值
    if (hint === 'default') {
        hint = 'number'
    }
    return OrdinaryToPrimitive(input, hint)
}
const OrdinaryToPrimitive = (O, hint) => {
    let methodNames = null,
        result = null;
    if (typeof O !== 'object') {
        return;
    }
    // 这里决定了先调用toString还是valueOf
    if (hint === 'string') {
        methodNames = [input.toString, input.valueOf]
    } else {
        methodNames = [input.valueOf, input.toString]
    }
    for (let name in methodNames) {
        if (O[name]) {
            result = O[name]()
            if (typeof result !== 'object') {
                return result
            }
        }
    }
    throw new TypeError('TypeError exception')
}

总结一下，在进行类型转换的时候，一般是通过 ToPrimitive 方法将引用类型转为原始类型。如果引用类型上有 @@toPrimitive 方法，就调用 @@toPrimitive 方法，执行后的返回值为原始类型就直接返回，如果依然是对象，那么就抛出报错。

如果对象上没有 toPrimitive 方法，那么就根据转换的目标类型来判断先调用 toString 还是 valueOf 方法，如果执行这两个方法后得到了原始类型的值，那么就返回。否则，将会抛出错误。

Symbol.toPrimitive

在 ES6 之后提供了 Symbol.toPrimitive 方法，该方法在类型转换的时候优先级最高。

const obj = {
  toString() {
    return '1111'
  },
  valueOf() {
    return 222
  },
  [Symbol.toPrimitive]() {
    return 666
  }
}
const num = 1 + obj; // 667
const str = '1' + obj; // '1666'

例子

也许上面关于 ToPrimitive 的代码讲解你还是会觉得晦涩难懂，那我接下来就举几个例子来说明对象的类型转换。

var a = 1, 
    b = '2';
var c = a + b; // '12'

也许你会好奇，为什么不是将后面的 b 转换为 number 类型，最后得到3？
我们还是要先看文档对加号的定义。

首先会分别执行两个值的 toPrimitive 方法，因为 a 和 b 都是原始类型，所以还是得到了1和'2'。
从图上看到如果转换后的两个值的 Type 有一个是 String 类型，那么就将两个值经过 toString 转换后串起来。因此最后得到了'12'，而不是3。

我们还可以再看一个例子。

var a = 'hello ', b = {};
var c = a + b; // "hello [object Object]"

这里还会分别执行两个值的 toPrimitive 方法，a 还是得到了'hello '，而b由于没有指定preferredType，所以会默认被转为 number 类型，先调用 valueOf，但 valueOf 还是返回了一个空对象，不是原始类型，所以再调用 toString，得到了 '[object Object]'，最后将两者连接起来就成了 "hello [object Object]"。
如果我们想返回 'hello world'，那该怎么改呢？只需要修改 b 的 valueOf 方法就好了。

b.valueOf = function() {
    return 'world'
}
var c = a + b; // 'hello world'

也许你在面试题中看到过这个例子。

var a = [], b = [];
var c = a + b; // ''

这里为什么 c 最后是''呢？因为 a 和 b 在执行 valueOf 之后，得到的依然是个 [] ，这并非原始类型，因此会继续执行 toString，最后得到''，两个''相加又得到了''。
我们再看一个指定了 preferredType 的例子。

var a = [1, 2, 3], b = {
    [a]: 111
}

由于 a 是作为了 b 的键值，所以 preferredType 为 string，这时会调用 a.toString 方法，最后得到了'1,2,3'

总结

类型转换一直是学 JS 的时候很难搞明白的一个概念，因为转换规则比较复杂，经常让人觉得莫名其妙。
但是如果从 ECMA 的规范去理解这些转换规则的原理，那么就会很容易知道为什么最后会得到那些结果。