JavaScript类型转换原理

摘要：其实这三个函数不仅仅可以当作构造函数，它们可以直接当作普通的函数来使用，将任何类型的参数转化成原始类型的值其实这三个函数用于类型转换的时候，调用的就是内部的方法这里解释一下的过程执行执行内部函数执行因为不是原始类型，进入下一步。

本文修改自本人以前写的文章。

js只有7种类型：

原始类型（primitives types）

boolean

number

包括Infinity和NaN，你可以通过typeof Infinity;来验证

string

null

undefined

Symbol (ECMAScript 6 新定义，暂时用不上，这篇文章不讨论)

Object 类型

js内置了很多对象供你使用，MDN文档列举了所有ES标准定义的内置对象。

虽然string是原始类型，但为什么我们好像可以调用“string的函数”呢？

var str = "I am str";
str.toUpperCase();  // "I AM STR"

原因是js标准库给boolean、number、string分别提供了包装类型：Boolean、Number、String。在需要的时候，原始类型会自动转换成相应的包装对象（这个过程叫自动装箱）。上例的toUpperCase就是String标准对象定义的一个函数。

自动装箱就是临时创建一个包装对象，将原始类型的值封装起来，以便调用包装对象的函数。但是原来那个变量的值不会有任何变化！执行完上面例子的代码之后，str指向的依然是那个原始值：

typeof str;  // "string"

当然，你可以将Boolean 、Number 、String 这三个函数当作构造函数来使用，通过手动new包装类来装箱（得到包装对象）：

var str_object = new String("I am str_object");  //  手动装箱
str_object.toUpperCase();  //  "I AM STR_OBJECT"
typeof str_object;  //  "object"

这三个函数除了能当作构造函数，还能作为普通函数来调用（得到对应的原始类型值）。在文章的后面，我们会将这三个函数当作普通的函数使用，实现强制类型转换。

valueOf()的语义是，返回这个对象逻辑上对应的原始类型的值。比如说，String包装对象的valueOf()，应该返回这个对象所包装的字符串。

toString()的语义是，返回这个对象的字符串表示。用一个字符串来描述这个对象的内容。

valueOf()和toString()是定义在Object.prototype上的方法，也就是说，所有的对象都会继承到这两个方法。但是在Object.prototype上定义的这两个方法往往不能满足我们的需求（Object.prototype.valueOf()仅仅返回对象本身），因此js的许多内置对象都重写了这两个函数，以实现更适合自身的功能需要（比如说，String.prototype.valueOf就覆盖了在Object.prototype中定义的valueOf）。当我们自定义对象的时候，最好也重写这个方法。重写这个方法时要遵循上面所说的语义。

以下是部分内置对象调用valueOf()的行为：

由上表可见，valueOf()虽然期望返回原始类型的值，但是实际上有一些对象在逻辑上无法找到与之对应的原始值，因此只能返回对象本身。

toString()则不一样，因为不管什么对象，我们总有办法“描述”它，因此js内置对象的toString()总能返回一个原始string类型的值。

var d = new Date();
d.toString()
// "Fri Apr 21 2017 14:54:04 GMT+0800 (中国标准时间)"

我们自己在重写toString()的时候也应该返回合理的string。

valueOf()和toString()经常会在类型转换的时候被js内部调用，比如说我们后文会谈到的ToPrimitive。在自定义对象上合理地覆盖valueOf()和toString()，可以控制自定义对象的类型转换。

这4个方法实际上是ECMAScript定义的4个抽象的操作，它们在js内部使用，进行类型转换。我们js的使用者不能直接调用这些函数，但是了解这些函数有利于我们理解js类型转换的原理。

ToPrimitive ( input [ , PreferredType ] )

ToBoolean ( argument )

ToNumber ( argument )

ToString ( argument )

请区分这里的ToString()和上文谈到的toString()，一个是js引擎内部使用的函数，另一个是定义在对象上的函数。

将input转化成一个原始类型的值。PreferredType参数要么不传入，要么是Number 或 String。如果PreferredType参数是Number，ToPrimitive这样执行：

如果input本身就是原始类型，直接返回input。

调用input.valueOf()，如果结果是原始类型，则返回这个结果。

调用input.toString()，如果结果是原始类型，则返回这个结果。

抛出TypeError异常。

以下是PreferredType不为Number时的执行顺序。

如果PreferredType参数是String，则交换上面这个过程的第2和第3步的顺序，其他执行过程相同。

如果PreferredType参数没有传入

如果input是内置的Date类型，PreferredType 视为String

否则PreferredType 视为 Number

可以看出，ToPrimitive依赖于valueOf和toString的实现。

表格来自ECMAScript标准。
只需要记忆0, null, undefined, NaN, ""返回false就可以了，其他一律返回true。

由上表可见ToNumber的转化并不总是成功，有时会转化成NaN，有时则直接抛出异常。

当js期望得到某种类型的值，而实际在那里的值是其他的类型，就会发生隐式类型转换。系统内部会自动调用我们前面说ToBoolean ( argument )、ToNumber ( argument )、ToString ( argument )，尝试转换成期望的数据类型。

例子1：

if ( !undefined
  && !null
  && !0
  && !NaN
  && !""
) {
  console.log("true");
} // true

例子1：因为在if的括号中，js期望得到boolean的值，所以对括号中每一个值都使用ToBoolean ( argument )，将它们转化成boolean。

例子2：

3 * { valueOf: function () { return 5 } };  //15

例子2：因为在乘号的两端，js期望得到number类型的值，所以对右边的那个对象使用ToNumber ( argument )，得到结果5，再与乘号左边的3相乘。

例子3：

> function returnObject() { return {} }
> 3 * { valueOf: function () { return {} }, toString: function () { return {} } }
// TypeError: Cannot convert object to primitive value

例子3：调用ToNumber ( argument )的过程中，调用了ToPrimitive ( input , Number )，因为在ToPrimitive中valueOf和toString都没有返回原始类型，所以抛出异常。

符号"+"是一个比较棘手的一个符号，因为它既可以表示“算数加法”，也可以表示“字符串拼接”。
简单理解版本：只要"+"两端的任意一个操作数是字符串，那么这个"+"就表示字符串拼接，否则表示算数加法。

12+3
// 15
12+"3"
// "123"

原理理解版本：根据ECMAScript的定义，对"+"运算的求值按照以下过程：

令lval = 符号左边的值，rval = 符号右边的值

令lprim = ToPrimitive(lval)，rprim = ToPrimitive(rval)

如果lprim和rprim中有任意一个为string类型，将ToString(lprim)和ToString(rprim)的结果做字符串拼接

否则，将ToNumber(lprim)和ToNumber(rprim)的结果做算数加法

根据这个原理可以解释

[]+[]
//  ""
// 提示：ToPrimitive([])返回空字符串

[] + {}
//  "[object Object]"
//  提示：ToPrimitive({})返回"[object Object]"

123 + { toString: function () { return "def" } }
//  "123def"
//  提示：ToPrimitive(加号右边的对象)返回"def"

{} + []
//  0
// 结果不符合我们的预期："[object Object]"
// 提示：在Chrome中，符号左边的{}被解释成了一个语句块，而不是一个对象
// 注意在别的执行引擎上可能会将{}解释成对象
//  这一行等价于"+[]"
// "+anyValue"等价于Number(anyValue)

({}) + []
//  "[object Object]"
// 加上括号以后，{}被解释成了一个对象，结果符合我们的预期了

"<"、">"的情况与"+"类似，但是处理方式与"+"有些不同。如果好奇请自行查阅文档。

程序员显式调用Boolean(value)、Number(value)、String(value)完成的类型转换，叫做显示类型转换。
我们在文章的前面说过new Boolean(value)、new Number(value)、new String(value)传入各自对应的原始类型的值，可以实现“装箱”——将原始类型封装成一个对象。其实这三个函数不仅仅可以当作构造函数，它们可以直接当作普通的函数来使用，将任何类型的参数转化成原始类型的值：

Boolean("sdfsd");  //  true
Number("23");  //  23
String({a:24});  //  "[object Object]"

其实这三个函数用于类型转换的时候，调用的就是js内部的ToBoolean ( argument )、ToNumber ( argument )、ToString ( argument )方法！

这里解释一下String({a:24}); // "[object Object]"的过程：

执行String({a:24})

执行js内部函数ToString ( {a:24} )

执行primValue = ToPrimitive({a:24}, hint String)

因为{a:24}不是原始类型，进入下一步。

在ToPrimitive内调用({a:24}).toString()，返回了原始值"[object Object]"，因此直接返回这个字符串，ToPrimitive后面的步骤不用进行下去了。

primValue被赋值为ToPrimitive的返回值："[object Object]"

执行js内部函数ToString ( "[object Object]" )，返回"[object Object]"

返回"[object Object]"

返回"[object Object]"

返回"[object Object]"

为了防止出现意料之外的结果，最好在不确定的地方使用显式类型转换。

参考文章：
ECMAScript类型转换规范
Object to primitive conversion
What is {} + {} in JavaScript?
JavaScript quirk 1: implicit conversion of values
Object.prototype.toString()的原理 - ECMAScript
改变Object.prototype.toString.call(myClass)的输出
比较操作符的类型转换