[译]JavaScript中,{}+{}等于多少?

最近,Gary Bernhardt在一个简短的演讲视频“Wat”中指出了一个有趣的JavaScript怪癖:在把对象和数组混合相加时,会得到一些你意想不到的结果.本篇文章会依次讲解这些计算结果是如何得出的.

在JavaScript中,加法的规则其实很简单,只有两种情况:你只能把数字和数字相加,或者字符串和字符串相加,所有其他类型的值都会被自动转换成这两种类型的值. 为了能够弄明白这种隐式转换是如何进行的,我们首先需要搞懂一些基础知识.注意:在下面的文章中提到某一章节的时候(比如§9.1),指的都是ECMA-262语言规范(ECMAScript 5.1)中的章节.

让我们快速的复习一下.在JavaScript中,一共有两种类型的值:原始值(primitives)和对象值(objects).原始值有:undefined, null, 布尔值(booleans), 数字(numbers),还有字符串(strings).其他的所有值都是对象类型的值,包括数组(arrays)和函数(functions).

1.类型转换

加法运算符会触发三种类型转换:将值转换为原始值,转换为数字,转换为字符串,这刚好对应了JavaScript引擎内部的三种抽象操作:ToPrimitive(),ToNumber(),ToString()

1.1 通过ToPrimitive()将值转换为原始值

JavaScript引擎内部的抽象操作ToPrimitive()有着这样的签名:

    ToPrimitive(input, PreferredType?)

可选参数PreferredType可以是Number或者String,它只代表了一个转换的偏好,转换结果不一定必须是这个参数所指的类型,但转换结果一定是一个原始值.如果PreferredType被标志为Number,则会进行下面的操作来转换输入的值 (§9.1):

1. 如果输入的值已经是个原始值,则直接返回它.
2. 否则,如果输入的值是一个对象.则调用该对象的valueOf()方法.如果valueOf()方法的返回值是一个原始值,则返回这个原始值.
3. 否则,调用这个对象的toString()方法.如果toString()方法的返回值是一个原始值,则返回这个原始值.
4. 否则,抛出TypeError异常.

如果PreferredType被标志为String,则转换操作的第二步和第三步的顺序会调换.如果没有PreferredType这个参数,则PreferredType的值会按照这样的规则来自动设置:Date类型的对象会被设置为String,其它类型的值会被设置为Number.

1.2 通过ToNumber()将值转换为数字

下面的表格解释了ToNumber()是如何将原始值转换成数字的 (§9.3).

参数	结果
undefined	NaN
null	+0
布尔值	true被转换为1,false转换为+0
数字	无需转换
字符串	由字符串解析为数字.例如,"324"被转换为324

如果输入的值是一个对象,则会首先会调用ToPrimitive(obj, Number)将该对象转换为原始值,然后在调用ToNumber()将这个原始值转换为数字.

1.3 通过ToString()将值转换为字符串

下面的表格解释了ToString()是如何将原始值转换成字符串的(§9.8).

参数	结果
undefined	"undefined"
null	"null"
布尔值	"true"  或者 "false"
数字	数字作为字符串,比如. "1.765"
字符串	无需转换

如果输入的值是一个对象,则会首先会调用ToPrimitive(obj, String)将该对象转换为原始值,然后再调用ToString()将这个原始值转换为字符串.

1.4 实践一下

下面的对象可以让你看到引擎内部的转换过程.

var obj = {
    valueOf: function () {
        console.log("valueOf");
        return {}; // 没有返回原始值
    },
    toString: function () {
        console.log("toString");
        return {}; // 没有返回原始值
    }
}

Number作为一个函数被调用(而不是作为构造函数调用)时,会在引擎内部调用ToNumber()操作:

> Number(obj)
valueOf
toString
TypeError: Cannot convert object to primitive value 

2.加法

有下面这样的一个加法操作.

    value1 + value2

在计算这个表达式时,内部的操作步骤是这样的 (§11.6.1):

1. 将两个操作数转换为原始值 (下面是数学表示法,不是JavaScript代码):

       prim1 := ToPrimitive(value1)
       prim2 := ToPrimitive(value2)

   PreferredType被省略,因此Date类型的值采用String,其他类型的值采用Number.

2. 如果prim1或者prim2中的任意一个为字符串,则将另外一个也转换成字符串,然后返回两个字符串连接操作后的结果.
3. 否则,将prim1和prim2都转换为数字类型,返回他们的和.

2.1 预料到的结果

两个空数组相加时,结果是我们所预料的:

> [] + []
''

[]会被转换成一个原始值,首先尝试valueOf()方法,返回数组本身(this):

> var arr = [];
> arr.valueOf() === arr
true

这样的结果不是原始值,所以再调用toString()方法,返回一个空字符串(是一个原始值).因此,[] + []的结果实际上是两个空字符串的连接.

将一个空数组和一个空对象相加,结果也符合我们的预期:

> [] + {}
'[object Object]'

类似的,空对象转换成字符串是这样的.

> String({})
'[object Object]'

所以最终的结果是 "" 和 "[object Object]" 两个字符串的连接.

下面是更多的对象转换为原始值的例子,你能搞懂吗:

> 5 + new Number(7)
12
> 6 + { valueOf: function () { return 2 } }
8
> "abc" + { toString: function () { return "def" } }
'abcdef'

2.1 意想不到的结果

如果加号前面的第一个操作数是个空对象字面量,则结果会出乎我们的意料(下面的代码在Firefox控制台中运行):

> {} + {}
NaN

这是怎么一回事?原因就是JavaScript引擎将第一个{}解释成了一个空的代码块并忽略了它.NaN其实是后面的表达式+{}计算的结果 (加号以及后面的{}).这里的加号并不是代表加法的二元运算符,而是一个一元运算符,作用是将它后面的操作数转换成数字,和Number()函数完全一样.例如:

> +"3.65"
3.65

转换的步骤是这样的:

+{}
Number({})
Number({}.toString())  // 因为{}.valueOf()不是原始值
Number("[object Object]")
NaN

为什么第一个{}会被解析成代码块呢?原因是,整个输入被解析成了一个语句,如果一个语句是以左大括号开始的,则这对大括号会被解析成一个代码块.所以,你也可以通过强制把输入解析成一个表达式来修复这样的计算结果:

> ({} + {})
'[object Object][object Object]'

另外,一个函数或方法的参数也会被解析成一个表达式:

> console.log({} + {})
[object Object][object Object]

经过前面的这一番讲解,对于下面这样的计算结果,你也应该不会感到吃惊了:

> {} + []
0

在解释一次,上面的输入被解析成了一个代码块后跟一个表达式+[].转换的步骤是这样的:

+[]
Number([])
Number([].toString())  // 因为[].valueOf()不是原始值
Number("")
0

有趣的是,Node.js的REPL在解析类似的输入时,与Firefox和Chrome(和Node.js一样使用V8引擎)的解析结果不同.下面的输入会被解析成一个表达式,结果更符合我们的预料:

> {} + {}
'[object Object][object Object]'
> {} + []
'[object Object]'

下面是SpiderMonkey 和 nodejs 中的结果对比.

3.其他

在大多数情况下,想要弄明白JavaScript中的+号是如何工作的并不难:你只能将数字和数字相加或者字符串和字符串相加.对象值会被转换成原始值后再进行计算.如果你想连接多个数组,需要使用数组的concat方法:

> [1, 2].concat([3, 4])
[ 1, 2, 3, 4 ]

JavaScript中没有内置的方法来“连接" (合并)多个对象.你可以使用一个JavaScript库,比如Underscore:

> var o1 = {eeny:1, meeny:2};
> var o2 = {miny:3, moe: 4};
> _.extend(o1, o2)
{ eeny: 1,
  meeny: 2,
  miny: 3,
  moe: 4 }

注意:和Array.prototype.concat()方法不同,extend()方法会修改它的第一个参数,而不是返回合并后的对象:

> o1
{ eeny: 1,
  meeny: 2,
  miny: 3,
  moe: 4 }
> o2
{ miny: 3, moe: 4 }

如果你想了解更多有趣的关于运算符的知识,你可以阅读一下“Fake operator overloading in JavaScript”(已墙).

4.参考

1. JavaScript values: not everything is an object