一道面试题引发的对javascript类型转换的思考

最近群里有人发了下面这题:
实现一个函数,运算结果可以满足如下预期结果:

add(1)(2) // 3
add(1, 2, 3)(10) // 16
add(1)(2)(3)(4)(5) // 15

对于一个好奇的切图仔来说,忍不住动手尝试了一下,看到题目首先想到的是会用到高阶函数以及 Array.prototype.reduce()

高阶函数(Higher-order function):高阶函数的意思是它接收另一个函数作为参数。在 javascript 中,函数是一等公民,允许函数作为参数或者返回值传递。

得到了下面这个解法:

function add() {
    var args = Array.prototype.slice.call(arguments);

    return function() {
        var arg2 = Array.prototype.slice.call(arguments);
        return args.concat(arg2).reduce(function(a, b){
            return a + b;
        });
    }
}

验证了一下,发现错了:

add(1)(2) // 3
add(1, 2)(3) // 6
add(1)(2)(3) // Uncaught TypeError: add(...)(...) is not a function(…)

上面的解法,只有在 add()() 情形下是正确的。而当链式操作的参数多于两个或者少于两个的时候,无法返回结果。

而这个也是这题的一个难点所在,add()的时候,如何既返回一个值又返回一个函数以供后续继续调用?

后来经过高人指点,通过重写函数的 valueOf 方法或者 toString 方法,可以得到其中一种解法:

function add () {
	var args = Array.prototype.slice.call(arguments);

	var fn = function () {
		var arg_fn = Array.prototype.slice.call(arguments);
		return add.apply(null, args.concat(arg_fn));
	}

	fn.valueOf = function () {
		return args.reduce(function(a, b) {
			return a + b;
		})
	}

	return fn;
}

嗯?第一眼看到这个解法的时候,我是懵逼的。因为我感觉 fn.valueOf() 从头到尾都没有被调用过,但是验证了下结果:

add(1) // 1
add(1,2)(3) //6
add(1)(2)(3)(4)(5) // 15

神奇的对了!那么玄机必然是在上面的 fn.valueOf = function() {} 内了。为何会是这样呢?这个方法是在函数的什么时刻执行的?且听我一步一步道来。

 

valueOf 和 toString

先来简单了解下这两个方法:

Object.prototype.valueOf()

用 MDN 的话来说,valueOf() 方法返回指定对象的原始值。

JavaScript 调用 valueOf() 方法用来把对象转换成原始类型的值(数值、字符串和布尔值)。但是我们很少需要自己调用此函数,valueOf 方法一般都会被 JavaScript 自动调用。

记住上面这句话,下面我们会细说所谓的自动调用是什么意思。

Object.prototype.toString()

toString() 方法返回一个表示该对象的字符串。

每个对象都有一个 toString() 方法,当对象被表示为文本值时或者当以期望字符串的方式引用对象时,该方法被自动调用。

这里先记住,valueOf() 和 toString() 在特定的场合下会自行调用。

原始类型

好,铺垫一下,先了解下 javascript 的几种原始类型,除去 Object 和 Symbol,有如下几种原始类型:

  • Number
  • String
  • Boolean
  • Undefined
  • Null

在 JavaScript 进行对比或者各种运算的时候会把对象转换成这些类型,从而进行后续的操作,下面逐一说明:

 

String 类型转换

在某个操作或者运算需要字符串而该对象又不是字符串的时候,会触发该对象的 String 转换,会将非字符串的类型尝试自动转为 String 类型。系统内部会自动调用 toString 函数。举个例子:

var obj = {name: 'Coco'};
var str = '123' + obj;
console.log(str);  // 123[object Object]

转换规则:

  1. 如果 toString 方法存在并且返回原始类型,返回 toString 的结果。
  2. 如果 toString 方法不存在或者返回的不是原始类型,调用 valueOf 方法,如果 valueOf 方法存在,并且返回原始类型数据,返回 valueOf 的结果。
  3. 其他情况,抛出错误。

上面的例子实际上是:

var obj = {name: 'Coco'};
var str = '123' + obj.toString();

其中,obj.toString() 的值为 "[object Object]"

假设是数组:

var arr = [1, 2];
var str = '123' + arr;

console.log(str); // 1231,2

上面 + arr ,由于这里是个字符串加操作,后面的 arr 需要转化为一个字符串类型,所以其实是调用了 + arr.toString() 。

但是,我们可以自己改写对象的 toStringvalueOf 方法:

var obj = {
    toString: function() {
        console.log('调用了 obj.toString');
        return {};
    },
    valueOf: function() {
        console.log('调用了 obj.valueOf')
        return '110';
    }
}

alert(obj);
// 调用了 obj.toString
// 调用了 obj.valueOf
// 110

上面 alert(obj + '1') ,obj 会自动调用自己的 obj.toString() 方法转化为原始类型,如果我们不重写它的 toString 方法,将输出 [object Object]1 ,这里我们重写了 toString ,而且返回了一个原始类型字符串 111 ,所以最终 alert 出了 1111。

上面的转化规则写了,toString 方法需要存在并且返回原始类型,那么如果返回的不是一个原始类型,则会去继续寻找对象的 valueOf 方法:

下面我们尝试证明如果在一个对象尝试转换为字符串的过程中,如果 toString() 方法不可用的时候,会发生什么。

这个时候系统会再去调用 valueOf() 方法,下面我们改写对象的 toString 和 valueOf

var obj = {
    toString: function() {
        console.log('调用了 obj.toString');
        return {};
    },
    valueOf: function() {
        console.log('调用了 obj.valueOf')
        return '110';
    }
}

alert(obj);
// 调用了 obj.toString
// 调用了 obj.valueOf
// 110

从结果可以看到,当 toString 不可用的时候,系统会再尝试 valueOf 方法,如果 valueOf 方法存在,并且返回原始类型(String、Number、Boolean)数据,返回valueOf的结果。

那么如果,toString 和 valueOf 返回的都不是原始类型呢?看下面这个例子:

var obj = {
    toString: function() {
        console.log('调用了 obj.toString');
        return {};
    },
    valueOf: function() {
        console.log('调用了 obj.valueOf')
        return {};
    }
}

alert(obj);
// 调用了 obj.toString
// 调用了 obj.valueOf
// Uncaught TypeError: Cannot convert object to primitive value

可以发现,如果 toString 和 valueOf 方法均不可用的情况下,系统会直接返回一个错误。

添加于 2017-03-07:在查证了 ECMAScript5 官方文档后,发现上面的描述有一点问题,Object 类型转换为 String 类型的转换规则远比上面复杂。转换规则为:1.设原始值为调用 ToPrimitive 的结果;2.返回 ToString(原始值) 。关于 ToPrimitive 和 ToString 的规则可以看看官方文档:ECMAScript5 -- ToString

Number 类型转换

上面描述的是 String 类型的转换,很多时候也会发生 Number 类型的转换:

  • 调用 Number() 函数,强制进行 Number 类型转换
  • 调用 Math.sqrt() 这类参数需要 Number 类型的方法
  • obj == 1 ,进行对比的时候
  • obj + 1 , 进行运算的时候

与 String 类型转换相似,但是 Number 类型刚好反过来,先查询自身的 valueOf 方法,再查询自己 toString 方法:

  1. 如果 valueOf 存在,且返回原始类型数据,返回 valueOf 的结果。
  2. 如果 toString 存在,且返回原始类型数据,返回 toString 的结果。
  3. 其他情况,抛出错误。

按照上述步骤,分别尝试一下:

var obj = {
    valueOf: function() {
        console.log('调用 valueOf');
        return 5;
    }
}

console.log(obj + 1); 
// 调用 valueOf
// 6
var obj = {
    valueOf: function() {
        console.log('调用 valueOf');
        return {};
    },
    toString: function() {
        console.log('调用 toString');
        return 10;
    }
}

console.log(obj + 1); 
// 调用 valueOf
// 调用 toString
// 11
var obj = {
    valueOf: function() {
        console.log('调用 valueOf');
        return {};
    },
    toString: function() {
        console.log('调用 toString');
        return {};
    }
}

console.log(obj + 1); 
// 调用 valueOf
// 调用 toString
// Uncaught TypeError: Cannot convert object to primitive value

  

Boolean 转换

什么时候会进行布尔转换呢:

  • 布尔比较时
  • if(obj) , while(obj) 等判断时

简单来说,除了下述 6 个值转换结果为 false,其他全部为 true:

  • undefined
  • null
  • -0
  • 0或+0
  • NaN
  • ''(空字符串)
Boolean(undefined) // false
Boolean(null) // false
Boolean(0) // false
Boolean(NaN) // false
Boolean('') // false

 

Function 转换

好,最后回到我们一开始的题目,来讲讲函数的转换。

我们定义一个函数如下:

function test() {
    var a = 1;
    console.log(1);
}

如果我们仅仅是调用 test 而不是 test() ,看看会发生什么?
image
可以看到,这里把我们定义的 test 函数的重新打印了一遍,其实,这里自行调用了函数的 valueOf 方法:
image

我们改写一下 test 函数的 valueOf 方法。

test.valueOf = function() {
    console.log('调用 valueOf 方法');
    return 2;
}

test;
// 输出如下:
// 调用 valueOf 方法
// 2

与 Number 转换类似,如果函数的 valueOf 方法返回的不是一个原始类型,会继续找到它的 toString 方法:

test.valueOf = function() {
    console.log('调用 valueOf 方法');
    return {};
}

test.toString= function() {
    console.log('调用 toString 方法');
    return 3;
}

test;
// 输出如下:
// 调用 valueOf 方法
// 调用 toString 方法
// 3

 

破题

再看回我正文开头那题的答案,正是运用了函数会自行调用 valueOf 方法这个技巧,并改写了该方法。我们稍作改变,变形如下:

function add () {
	console.log('进入add');
	var args = Array.prototype.slice.call(arguments);

	var fn = function () {
		var arg_fn = Array.prototype.slice.call(arguments);
		console.log('调用fn');
		return add.apply(null, args.concat(arg_fn));
	}

	fn.valueOf = function () {
		console.log('调用valueOf');
		return args.reduce(function(a, b) {
			return a + b;
		})
	}

	return fn;
}

当调用一次 add 的时候,实际是是返回 fn 这个 function,实际是也就是返回 fn.valueOf();

add(1);
// 输出如下:
// 进入add
// 调用valueOf
// 1

其实也就是相当于:

[1].reduce(function(a, b) {
    return a + b;
})
// 1

当链式调用两次的时候:

add(1)(2);
// 输出如下:
// 进入add
// 调用fn
// 进入add
// 调用valueOf
// 3

当链式调用三次的时候:

add(1)(2)(3);
// 输出如下:
// 进入add
// 调用fn
// 进入add
// 调用fn
// 进入add
// 调用valueOf
// 6

可以看到,这里其实有一种循环。只有最后一次调用才真正调用到 valueOf,而之前的操作都是合并参数,递归调用本身,由于最后一次调用返回的是一个 fn 函数,所以最终调用了函数的 fn.valueOf,并且利用了 reduce 方法对所有参数求和。

除了改写 valueOf 方法,也可以改写 toString 方法,所以,如果你喜欢,下面这样也可以:

function add () {
	var args = Array.prototype.slice.call(arguments);

	var fn = function () {
		var arg_fn = Array.prototype.slice.call(arguments);
		return add.apply(null, args.concat(arg_fn));
	}

	fn.toString = function() {
		return args.reduce(function(a, b) {
			return a + b;
		})
	}

	return fn;
}

这里有个规律,如果只改写 valueOf() 或是 toString() 其中一个,会优先调用被改写了的方法,而如果两个同时改写,则会像 Number 类型转换规则一样,优先查询 valueOf() 方法,在 valueOf() 方法返回的是非原始类型的情况下再查询 toString() 方法。

 

后记

在尝试了更多的浏览器之后,发现了上述解法的诸多问题,在 chrome 56 55 下,结果正常。在更新到最新的 chrome57 ,控制台下,结果都会带上 `function ` 字段,在 firefox 下,直接不生效,感觉自己可能陷入了追求某种解法而忽略了一些底层的具体规范,会在彻底弄清楚后给出另一篇文章。

对于类型转换,最好还是看看 ECMAScript 规范,拒绝成为伸手党,自己多尝试。另外评论处有很多人提出了自己的疑问,值得一看。

像阮一峰老师所说的,“炫耀从来不是我写作的动机,好奇才是”。本文行文过程也是我自己学习的一个过程,过程中我也遇到了很多困惑,所以即便查阅了官方文档及大量的文章,但是错误及疏漏仍然在所难免,欢迎指正及给出更好的方法。

 

到此本文结束,如果还有什么疑问或者建议,可以多多交流,原创文章,文笔有限,才疏学浅,文中若有不正之处,万望告知。

posted @ 2017-03-06 11:32 ChokCoco 阅读(...) 评论(...) 编辑 收藏