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通過一張簡單的圖,讓你徹底地、永久地搞懂JS的==運算

testbird / 651人閱讀

摘要:一有和無在圖中,值的六種類型用藍底色的矩形表示。想一下在語言中,根本沒有布爾類型,通常用來表示邏輯真假的正是整數和。根據圖,需要將布爾類型轉為數字類型,而轉為數字的結果是,所以表達式變為兩個操作數變成了對象類型數字類型。

大家知道,==是JavaScript中比較復雜的一個運算符。它的運算規則奇怪,容易讓人犯錯,從而成為JavaScript中“最糟糕的特性”之一。

在仔細閱讀了ECMAScript規范的基礎上,我畫了一張圖,我想通過它你會徹底地搞清楚關于==的一切。同時,我也試圖通過此文向大家證明==并不是那么糟糕的東西,它很容易掌握,甚至看起來很合理。

先上圖:


圖1 ==運算規則的圖形化表示

==運算規則的精確描述在此:The Abstract Equality Comparison Algorithm。但是,這么復雜的描述,你確定看完后腦子不暈?確定立馬就能拿它指導實踐?

肯定不行,規范畢竟是給JavaScript運行環境的開發人員看的(比如V8引擎的開發人員們),而不是給語言的使用者看的。而上圖正是將規范中復雜的描述翻譯成了更容易看懂的形式。

在詳細介紹圖1中的每個部分前,我們來復習一下JS中關于類型的知識:

JS中的值有兩種類型:原始類型(Primitive)、對象類型(Object)。

基本類型包括:Undefined、Null、Boolean、Number和String等五種。

Undefined類型和Null類型的都只有一個值,即undefinednull;Boolean類型有兩個值:truefalse;Number類型的值有很多很多;String類型的值理論上有無數個。

所有對象都有valueOf()toString()方法,它們繼承自Object,當然也可能被子類重寫。

現在考慮表達式:

x == y

其中xy是上述六種類型中某一種類型的值。

xy的類型相同時,x == y可以轉化為x === y,而后者是很簡單的(唯一需要注意的可能是NaN),所以下面我們只考慮xy的類型不同的情況。

一. 有和無

在圖1中,JavaScript值的六種類型用藍底色的矩形表示。它們首先被分成了兩組:

String、Number、Boolean和Object (對應左側的大矩形框)

Undefined和Null (對應右側的矩形框)

分組的依據是什么?我們來看一下,右側的Undefined和Null是用來表示不確定或者的,而右側的四種類型都是確定的非空。我們可以這樣說:

左側是一個存在的世界,右側是一個的世界。

所以,左右兩個世界中的任意值做==比較的結果都是false是很合理的。(見圖1中連接兩個矩形的水平線上標的false)

二. 空和空

JavaScript中的undefinednull是另一個經常讓我們崩潰的地方。通常它被認為是一個設計缺陷,這一點我們不去深究。不過我曾聽說,JavaScript的作者最初是這樣想的:

假如你打算把一個變量賦予對象類型的值,但是現在還沒有賦值,那么你可以用null表示此時的狀態(證據之一就是typeof null 的結果是"object");相反,假如你打算把一個變量賦予原始類型的值,但是現在還沒有賦值,那么你可以用undefined表示此時的狀態。

不管這個傳聞是否可信,它們兩者做==比較的結果是true是很合理的。(見圖1中右側垂直線上標的true)

在進行下一步之前,我們先來說一下圖1中的兩個符號:大寫字母N和P。這兩個符號并不是PN結中正和負的意思。而是:

N表示ToNumber操作,即將操作數轉為數字。它是規范中的抽象操作,但我們可以用JS中的Number()函數來等價替代。

P表示ToPrimitive操作,即將操作數轉為原始類型的值。它也是規范中的抽象操作,同樣也可以翻譯成等價的JS代碼。不過稍微復雜一些,簡單說來,對于一個對象obj

ToPrimitive(obj)等價于:先計算obj.valueOf(),如果結果為原始值,則返回此結果;否則,計算obj.toString(),如果結果是原始值,則返回此結果;否則,拋出異常。

注:此處有個例外,即Date類型的對象,它會先調用toString()方法,后調用valueOf()方法。

在圖1中,標有N或P的線表示:當它連接的兩種類型的數據做==運算時,標有N或P的那一邊的操作數要先執行ToNumber或ToPrimitive變換。

三. 真與假

從圖1可以看出,當布爾值與其他類型的值作比較時,布爾值會轉化為數字,具體來說

true -> 1
false -> 0

這一點也不需浪費過多口舌。想一下在C語言中,根本沒有布爾類型,通常用來表示邏輯真假的正是整數1和0。

四. 字符的序列

在圖1中,我們把String和Number類型分成了一組。為什么呢?在六種類型中,String和Number都是字符的序列(至少在字面上如此)。字符串是所有合法的字符的序列,而數字可以看成是符合特定條件的字符的序列。所以,數字可以看成字符串的一個子集。

根據圖1,在字符串和數字做==運算時,需要使用ToNumber操作,把字符串轉化為數字。假設x是字符串,y是數字,那么:

x == y -> Number(x) == y

那么字符串轉化為數字的規則是怎樣的呢?規范中描述得很復雜,但是大致說來,就是把字符串兩邊的空白字符去掉,然后把兩邊的引號去掉,看它能否組成一個合法的數字。如果是,轉化結果就是這個數字;否則,結果是NaN。例如:

Number("123") // 結果123
Number("1.2e3") // 結果1200
Number("123abc") // 結果NaN
Number("
	123vf") // 結果123

當然也有例外,比如空白字符串轉化為數字的結果是0。即

Number("") // 結果0
Number("
	 vf") // 結果0
五. 單純與復雜

原始類型是一種單純的類型,它們直接了當、容易理解。然而缺點是表達能力有限,難以擴展,所以就有了對象。對象是屬性的集合,而屬性本身又可以是對象。所以對象可以被構造得任意復雜,足以表示各種各樣的事物。

但是,有時候事情復雜了也不是好事。比如一篇冗長的論文,并不是每個人都有時間、有耐心或有必要從頭到尾讀一遍,通常只了解其中心思想就夠了。于是論文就有了關鍵字、概述。JavaScript中的對象也一樣,我們需要有一種手段了解它的主要特征,于是對象就有了toString()valueOf()方法。

toString()方法用來得到對象的一段文字描述;而valueOf()方法用來得到對象的特征值。

當然,這只是我自己的理解。顧名思義,toString()方法傾向于返回一個字符串。那么valueOf()方法呢?根據規范中的描述,它傾向于返回一個數字——盡管內置類型中,valueOf()方法返回數字的只有NumberDate

根據圖1,當一個對象與一個非對象比較時,需要將對象轉化為原始類型(雖然與布爾類型比較時,需要先將布爾類型變成數字類型,但是接下來還是要將對象類型變成原始類型)。這也是合理的,畢竟==是不嚴格的相等比較,我們只需要取出對象的主要特征來參與運算,次要特征放在一邊就行了。

六. 萬物皆數

我們回過頭來看一下圖1。里面標有N或P的那幾條連線是沒有方向的。假如我們在這些線上標上箭頭,使得連線從標有N或P的那一端指向另一端,那么會得到(不考慮undefined和null):


圖2 ==運算過程中類型轉化的趨勢

發現什么了嗎?對,在運算過程中,所有類型的值都有一種向數字類型轉化的趨勢。畢竟曾經有名人說過:

萬物皆數。

七. 舉個栗子

前面廢話太多了,這里還是舉個例子,來證明圖1確實是方便有效可以指導實踐的。

例,計算下面表達式的值:

[""] == false

首先,兩個操作數分別是對象類型、布爾類型。根據圖1,需要將布爾類型轉為數字類型,而false轉為數字的結果是0,所以表達式變為:

[""] == 0

兩個操作數變成了對象類型、數字類型。根據圖1,需要將對象類型轉為原始類型:

首先調用[].valueOf(),由于數組的valueOf()方法返回自身,所以結果不是原始類型,繼續調用[].toString()

對于數組來說,toString()方法的算法,是將每個元素都轉為字符串類型,然后用逗號","依次連接起來,所以最終結果是空字符串"",它是一個原始類型的值。

此時,表達式變為:

"" == 0

兩個操作數變成了字符串類型、數字類型。根據圖1,需要將字符串類型轉為數字類型,前面說了空字符串變成數字是0。于是表達式變為:

0 == 0

到此為止,兩個操作數的類型終于相同了,結果明顯是true

從這個例子可以看出,要想掌握==運算的規則,除了牢記圖1外,還需要記住那些內置對象的toString()valueOf()方法的規則。包括Object、Array、Date、Number、String、Boolean等,幸好這沒有什么難度。

八. 再次變形

其實,圖一還不夠完美。為什么呢?因為對象與字符串/數字比較時都由對象來轉型,但是與同樣是原始類型的布爾類型比較時卻需要布爾類型轉型。實際上,只要稍稍分析一下,全部讓對象來轉為原始類型也是等價的。所以我們得到了最終的更加完美的圖形:


圖3 更完美的==運算規則的圖形化表示

有一個地方可能讓你疑惑:為什么Boolean與String之間標了兩個N?雖然按照規則應該是由Boolean轉為數字,但是下一步String就要轉為數字了,所以干脆不如兩邊同時轉成數字。

九. 總結一下

前面說得很亂,根據我們得到的最終的圖3,我們總結一下==運算的規則:

undefined == null,結果是true。且它倆與所有其他值比較的結果都是false

String == Boolean,需要兩個操作數同時轉為Number。

String/Boolean == Number,需要String/Boolean轉為Number。

Object == Primitive,需要Object轉為Primitive(具體通過valueOf和toString方法)。

瞧見沒有,一共只有4條規則!是不是很清晰、很簡單。

PS:最后,把圖改了一下,僅供娛樂 : )

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