对象 — 原始值转换

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2023-12-01

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？

在这种情况下，对象会被自动转换为原始值，然后执行操作。

在类型转换一章中，我们已经看到了数值，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。

所有的对象在布尔上下文（context）中均为 true。所以对于对象，不存在 to-boolean 转换，只有字符串和数值转换。
数值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。
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。

ToPrimitive

我们可以使用特殊的对象方法，对字符串和数值转换进行微调。

下面是三个类型转换的变体，被称为 “hint”，在规范中有详细介绍（译注：当一个对象被用在需要原始值的上下文中时，例如，在 alert 或数学运算中，对象会被转换为原始值）：

"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;

"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），所以字符串和数字这两种类型都可以。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。

实际上，我们没有必要记住这些奇特的细节，除了一种情况（Date 对象，我们稍后会学到它）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。

没有 "boolean" hint

请注意 —— 只有三种 hint。就这么简单。

没有 “boolean” hint（在布尔上下文中所有对象都是 true）或其他任何东西。如果我们将 "default" 和 "number" 视为相同，就像大多数内建函数一样，那么就只有两种转换了。

为了进行转换，JavaScript 尝试查找并调用三个对象方法：

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，
否则，如果 hint 是 "string" —— 尝试 obj.toString() 和 obj.valueOf()，无论哪个存在。
否则，如果 hint 是 "number" 或 "default" —— 尝试 obj.valueOf() 和 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) {
  // 返回一个原始值
  // hint = "string"、"number" 和 "default" 中的一个
}

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。单个方法 user[Symbol.toPrimitive] 处理了所有的转换情况。

toString/valueOf

方法 toString 和 valueOf 来自上古时代。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。

如果没有 Symbol.toPrimitive，那么 JavaScript 将尝试找到它们，并且按照下面的顺序进行尝试：

对于 “string” hint，toString -> valueOf。
其他情况，valueOf -> toString。

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]。

这里提到默认值 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，那是历史原因。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。

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。

返回类型

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 hint “number” 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 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，则会出现两个阶段：

对象被转换为原始值（通过前面我们描述的规则）。
如果生成的原始值的类型不正确，则继续进行转换。

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。

乘法 obj * 2 首先将对象转换为原始值（字符串 “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）

规范明确描述了哪个运算符使用哪个 hint。很少有运算符“不知道期望什么”并使用 "default" hint。通常对于内建对象，"default" hint 的处理方式与 "number" 相同，因此在实践中，最后两个 hint 常常合并在一起。

转换算法是：

调用 obj[Symbol.toPrimitive](hint) 如果这个方法存在，
否则，如果 hint 是 "string"
- 尝试 obj.toString() 和 obj.valueOf()，无论哪个存在。
否则，如果 hint 是 "number" 或者 "default"
- 尝试 obj.valueOf() 和 obj.toString()，无论哪个存在。

在实践中，为了便于进行日志记录或调试，对于所有能够返回一种“可读性好”的对象的表达形式的转换，只实现以 obj.toString() 作为全能转换的方法就够了。