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:

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:

验证了一下,发现错了:

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:

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:

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:

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:

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

假设是数组:

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:

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

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:

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:

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)

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:

如果我们仅仅是调用 test 而不是 test() ,看看会发生什么?

a08f6b06-0075-11e7-9e63-91c04528ad5a

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:

54141464-0077-11e7-9d41-24be0271f49d

我们改写一下 test 函数的 valueOf 方法。

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:

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:

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();

其实也就是相当于:

当链式调用两次的时候:

当链式调用三次的时候:

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:

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。

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最新评论
  • 蜗牛 程序媛 03/09

    我试了一下计算add(1)(2)(3),使用toString是可以计算的;但是使用toValue不可以,返回的是

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

  • 王念一 初三学生 03/09

    然而没什么卵用……

    只能 log 和 alert 等等

  • 风萧萧梦潇 学生 03/11

    直接在控制台输出会加’function’,如add(1)//function 1

    console.log(add(1))//function 1

    alert(add(1))//function(){}

    这不行吧!怎么解决呢?

    • chokcoco 前端工程师 03/16

      我测了各种版本的浏览器。

      Chrome57 下输出的带 function

      Chrome56 直接输出结果

      chrome55 直接输出结果

      Fierfox 不生效。

      具体的原因我在看规范,会有下一篇。

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