OveUI博客
老前端的戎码生涯

彻底理解JavaScript中的类型转换

1. 什么是类型转换?

Javascript 是一种弱类型语言,这意味着变量是没有明确类型的,而是由 JavaScript 引擎在编译时隐式完成。类型转换就是将一种数据类型转换为另一种数据类型,例如:

20 + "twenty" // "20twenty"
"10" * "10" // 100
2 - "x"

Javascript 使用严格相等(===)和宽松相等(==)来测试两个值的相等性,类型转换仅在使用宽松相等运算符时发生。当使用 === 测试严格相等时,要比较的变量的类型和值都必须相同,例如:

10 === 10   // true
NaN === NaN // false

在上面的代码中,10和10都是数字并且是完全相等的,所以正如预期的那样返回了true,两个 NaN 永远不会相等。当使用 == 测试宽松相等时,可能会发生隐式转换:

'20' == 20   // true
false == 0 // true

对于任何数据类型,无论是原始类型还是对象,都可以进行类型转换。尽管原始类型和对象的转换逻辑各不相同,但是都只能转换为三种类型:字符串(string)、数字(number)、布尔值(boolean)

JavaScript 中的类型转换有两种方式:

  • 隐式类型转换: 由 JavaScript 编译器完成的自动类型转换。
  • 显式类型转换: 由开发人员完成的手动类型转换。

下面先来看看 JavaScript 中的显式和隐式类型转换。

(1)显示类型转换

我们可以通过 JavaScript 内置的一些 API 将一种类型转换为另一种类型,这称为显式类型转化。执行显式类型转换的最简单方法是使用 Boolean()Number()String()parseInt()等函数,例如:

String(2 - true);   // '1'
'56' === String(56); // true
Number('2350e-2'); // '23.5'
Number('23') + 7; // 30
Boolean(''); // false
Boolean(2) === true; //true

(2)隐式类型转换

隐式类型转换是将一种数据类型转换为另一种数据类型(确保在相同数据类型之间完成操作)以使运算符或函数正常工作,这种转换是由 JavaScript 编译器自动完成的,隐式类型转换也称为类型强制。例如:

'25' + 15;      // '2515'
23 * '2'; // 46
23 - true; // 22
true - null; // 1
false + undefined; // NaN

const arr = [];
if(arr) { console.log('Hello World') };

下面这些常见的操作会触发隐式地类型转换,编写代码时要格外注意:

  • 运算相关的操作符:+、-、+=、++、* 、/、%、<<、& 等。
  • 数据比较相关的操作符: >、<、== 、<=、>=、===。
  • 逻辑判断相关的操作符: &&、!、||、三目运算符。

① + 运算符

/* 一个操作数 */
+ x // 将x转化为数字, 如果不能转化为数组将输出NaN
+ "1234string" // NaN
+ 1 // 1
+ '1' // 1
+ true // 1
+ undefined // NaN
+ null // 0
+ new Date() // 1660493819396

/* 两个操作数 */
a + b

// 1. 如果其中任何一个是对象,则先将其转换为原始类型
{} + {} // '[object Object][object Object]'
[] + [] // ''
[] + new Date() // 'Mon Aug 15 2022 00:18:18 GMT+0800 (中国标准时间)'

// 2. 如果一个是字符串,则将另一个转换为字符串
1 + '' // '1'
'' + 1 // '1'
'' + true // 'true'

// 3. 否则,将两者都转换为数字
1 + true // 2
true + true // 2

② -、*、/、++、–

// 将一个或多个值转换为数字
- '1' // -1
[] - 1 // -1
[] - {} // NaN

③ ==、!=

// 两个操作数
a == b

// 1. 如果一个是 `null` 而另一个是 `undefined`,它们是相等的
null == undefined // true

// 2. 如果一个是数字,另一个是字符串,将字符串转换为数字,再比较
1 == '1' // true

// 3. 如果其中一个是布尔值,将其转换为数字,再次比较
true == 1 // true
false == 0 // true

// 4. 如果一个是对象,另一个是数字或字符串,将对象转换为原始类型,再次比较
[1] == 1 // true
['1'] == '1' // true

下图是在使用 == 时,判断两个操作数是否相等的总结(绿色表示相等,白色表示不等):

图片

④ >、>=、<、<=

// 两个操作数
a > b

// 1. 如果其中一个是对象,则将其转换为原始类型,再次比较
[2] > 1 // true

// 2. 如果两者都是字符串,使用字母顺序比较它们
'b' > 'a' // true

// 3. 如果其中一个是数字,则将一个或两个非数字转换为数字
'2' > 1 // true

⑤ in

/* 如果左操作数不是字符串,则将其转换为字符串 */
a in b

'1' in {1: ''} // true
1 in {1: 'a'} // true
1 in ['a', 'b'] // true

2. 常见类型转换

(1)字符串转换

将数据类型转换为字符串称为字符串转换,可以使用 String() 函数将数据类型显式转换为字符串。当一个操作数是字符串时,可以通过使用 + 运算符来触发隐式字符串转换。

① 数字 => 字符串:

Number对象的 toString() 方法会返回指定 Number 对象的字符串表示形式。String()new String() 会把对象的值转换为字符串。

String(20);      // '20'
String(10 + 40); // '50'
(10 + 40).toString(); // '50'
new String(10 + 20); // '30'

② 布尔值 => 字符串:

String()toString() 方法会将布尔值转化为对应的字符串形式。

String(true);   // 'true'
String(false); // 'false'
true.toString() // 'true'
false.toString() // "false"

③ 数组 => 字符串:

String() 方法会将数组元素通过逗号连接起来,无论嵌套多少层,都会将其展开并返回元素拼接好的字符串。如果是空数字,会返回空字符串:

String([1, 2, 3]);         // '1,2,3'
String([1, 2, 3, [4, [5]]]); // '1,2,3,4,5'
String([1, 2, 3, [4, [5, {}]]]); // '1,2,3,4,5,[object Object]'
String([]); // ''

④ 对象 => 字符串:

使用 String() 方法会将对象转化为 '[object Object]',无论对象是否为空对象:

String({name: "Hello"});  // '[object Object]'

⑤ null / undefined / NaN => 字符串:

使用 String() 方法会将 nullundefinedNaN 转化为其对应的字符串形式:

String(undefined);   // 'undefined'
String(null); // 'null'
String(NaN); // 'NaN'

⑥ 日期 => 字符串:

String(new Date('2022-08-20')) // 'Sat Aug 20 2022 08:00:00 GMT+0800 (中国标准时间)'

⑦ 隐式转换

当任何数据类型使用+运算符与字符串连接时会发生到字符串的转换(隐式转换):

"25" + 56;        // '2556'
"25" + null; // '25null'
"Hello " + undefined; // 'Hello undefined'
"25" + false; // '25fasle'
"25" + {}; // '25[object Object]'
"25" + [10]; // '2510'

所以,当我们想要创建一个操作并且操作数类型之一是字符串时,应该小心使用类型强制转换。

⑧ 总结

下面是 ECMAScript 规范中将数据类型转换为字符串的规则:

图片

ECMAScript 规范:https://262.ecma-international.org/5.1/#sec-9.8

(2)布尔转换

将数据类型转换为布尔值称为布尔转换。这种转换既可以由 Boolean() 函数显式完成,也可以在逻辑上下文中隐式完成(如if/else )或通过使用逻辑运算符( ||、&&、! )触发。

① 字符串 => 布尔值:

使用 Boolean() 方法转化字符串时,只有当字符串为空时会返回false,其他情况都会返回 true

Boolean('hello'); // true 
Boolean(' '); // true
Boolean(''); // false

② 数字 => 布尔值:

使用 Boolean() 方法转化数字时,只有 0、-0 或 NaN 会转化为 false,其他情况会返回 true

Boolean(-123); // true 
Boolean(123); // true
Boolean(0); // false
Boolean(-0); // false
Boolean(NaN); // false

③ 数组 / 对象 => 布尔值:

使用 Boolean() 方法转化数组或对象时,无论数组和对象是否有内容,都会返回true

Boolean([1, 2, 3]); // true
Boolean([]); // true
Boolean({}); // true
Boolean({'hello': 'world'}); // true

④ null / undefined => 布尔值:

使用 Boolean() 方法转化nullundefined时,都始终返回 false

Boolean(undefined);  // false 
Boolean(null); // false

⑤ 隐式转换

在数学运算中,true 转换为 1,false 转换为 0:

true + 5;   // 6
false + 5; // 5
5 - true; // 5
5 - false; // 4

⑥ 逻辑运算符、逻辑上下文

// 如果其中一个不是布尔值,则将其转换为布尔值
Boolean( null || undefined || 0 || -0 || NaN || '' ) // false
Boolean( 1 && 'a' && { } && [] && [0] && function(){} ) // true
true && false // false
true && true // true
true || false // true
true || !false // true

注意,逻辑运算符,例如 ||&& 内部进行布尔转换,但实际上返回原始操作数的值,即使它们不是布尔值。

'hello' && 123;  // 123

可以使用双感叹号(!!)来将变量转为为布尔值:

!!0   // false
!!"" // false
!!" " // true
!!{} // true
!![] // true
!!true // true

if、else if、while、do/while 和 for 使用与 &&、||、! 相同的隐式类型转换方式(逻辑表达式)。

下面是在 if 语句(逻辑上下文)中的隐式转换规则(绿色为true,白色为false):

图片

⑦ 总结

除了下面这些之外的所有其他值都是真值,包括对象、数组、日期等。甚至所有Symbol、空对象和数组都是真值。

Boolean('');     // false
Boolean(0); // false
Boolean(-0); // false
Boolean(NaN); // false
Boolean(null); // false
Boolean(undefined); // false
Boolean(false); // false
Boolean({}) // true
Boolean([]) // true
Boolean(Symbol()) // true
Boolean(function() {}) // true

可以通过以下方式来过滤数组中的假值:

[0, "", " ", null, undefined, NaN].map(Boolean); 
// 输出结果:[false, false, true, false, false, false]

我们可以会遇到一种情况,当使用 5 == true 时,结果为false,而使用if(5) {}时,则 5 被认为是 true 并进入if/else语句:

5 == true;  // false

if (5) {
console.log('5'); // 5
};

这种情况下,即一个值和数字进行比较时,JavaScript 会试图将这个值转换为数字。所以,当比较5 == true 时,JavaScript 倾向于将true转换为1,因为 1不等于5,因此结果为 false。而在if(5) {}的情况下,5 被转换为布尔值,而 5 是一个真值,所以它进入if块。在这种情况下,可以选择显式转换以避免错误,因为 5 是一个真值,可以执行Boolean(5) == true,这样就会返回true了。

下面是 ECMAScript 规范中将数据类型转换为布尔值的规则:

图片

ECMAScript 规范:https://262.ecma-international.org/5.1/#sec-9.2

(3)数字转换

将数据类型转换为数字称为数字转换,可以使用Number()parseInt()parseFloat()等方法将数据类型显式转换为数字。当一个值不能被强制转换为一个数字时,就会返回 NaN

① 字符串 => 数字:

当把字符串转换为数字时,JavaScript 引擎首先会修剪前导和后置空格、\n\t 字符,如果修剪后的字符串不代表有效数字,则返回 NaN。 如果字符串为空,则返回 0。

Number('123');       // 123
Number("-12.34") // -12.34
Number("12s"); // NaN
Number("\n") // 0

parseInt(' 203px'); // 203
parseInt('10.000') // 10
parseInt('10.20') // 10
parseFloat('203.212px'); // 203.212
parseFloat('10.20') // 10.2
parseFloat('10.81') // 10.81

可以看到,parseInt 函数会从字符串中读取一个数字并删除它后面所有字符,但是如果数字前面有字符(空格除外),那么它将输出 NaN

② 布尔值 => 数字:

当使用 Number() 将布尔值转化为数字时,true 会转化为 1,false 会转化为 0。

Number(true);  // 1
Number(false); // 0

③ null => 数字:

当使用 Number()null 转化为数字时,会返回 0:

Number(null); // 0
null + 5; // 5

④ undefined / 数组 / 对象 / NaN => 数字:

当使用 Number()undefined、数组、对象、NaN 转化为数字时,会返回 NaN

Number(undefined);  // NaN
Number([1, 2, 3]) // NaN
Number({}) // NaN
Number(NaN) // NaN

⑤ 数组元素

可以使用map遍历数组元素,并使用需要的类型来进行类型转换:

["1", "9", "-9", "0.003", "yes"].map(Number);
// 输出结果:[1, 9, -9, 0.003, NaN]

⑥ 特殊规则

在表达式中,当我们将 == 运算符应用于 nullundefined 时,不会发生数字转换。 此外,null 只等于 nullundefined,不能等于其他任何值:

null == null;      // true 
null == 0; // false
null == undefined; // true
undefined == undefined // true

根据运算符优先级,+ 运算符具有从左到右的关联性,因此如果有一个表达式 2 + 3 + '4' + 'number' ,则操作按以下方式完成:

2 + 3 + '4' + 'number'
==> 5 + '4' + 'number'
// 数字 5 被隐式转换为字符串,然后连接起来
==> '54' + 'number'
==> '54number'

NaN 不等于任何其他类型,甚至它本身:

NaN == NaN  // false

⑦ 总结

上面的例子中,可以清楚地看到一些意想不到的结果:将 null 转换为数字时返回了 0,而将 undefined 转换为数字返回了 NaN。两个操作都应该返回 NaN,因为这两种值类型显然都不是有效的数字,将空字符串转换为数字时也返回了 0。

下面是 ECMAScript 规范中将数据类型转换为字符串的规则,清楚的解释了上面的异常现象:

图片

另外,在 ECMAScript 规范中,还提到一点:

图片

意思就是:为空或仅包含空格的 StringNumericLiteral 将转换为 +0。这也就解释了为什么将空字符串转换为数字时也返回了 0。

ECMAScript 规范:https://262.ecma-international.org/5.1/#sec-9.3

3. Symbol 类型转换

Symbol 只能进行显式转换,不能进行隐式转换。也就是说,Symbol不能被强制转换为字符串或数字,这样它们就不会被意外地用作本来应该表现为 Symbol 的属性。

const mySymbol = Symbol.for("mySymbol");
const str = String(mySymbol);

console.log(str); // 'Symbol(mySymbol)'

当使用 console.log() 来打印 symbol 时,它之所以有效,是因为 console.log()symbol 上调用了 String() 方法以创建可用的结果。

如果尝试直接使用字符串连接 symbol,它将抛出TypeError

const mySymbol = Symbol.for("mySymbol");
const sum = mySymbol + "";
console.log(sum); // Uncaught TypeError: Cannot convert a Symbol value to a string

mySymbol 连接到字符串需要首先将 mySymbol 转换为字符串,并且在检测到强制转换时会抛出错误,从而阻止以这种方式使用它。

同样,我们不能将 symbol 强制转换为数字,所有数学运算符在与符号一起使用时都会引发错误:

const mySymbol = Symbol.for("mySymbol");
const factor = mySymbol / 2;
console.log(factor); // Uncaught TypeError: Cannot convert a Symbol value to a number

4. 对象类型转换

介绍完了基本数组类型的转化,下面来看看对象类型的转化。例如,当执行 obj_1 + obj_2 或者 obj_1 - obj_2时,都会先将对象转换为原始类型,然后将其转换为最终类型。当然,这里的转化仍然只有三种类型:数字、字符串和布尔值。

对象通过内部的 ToPrimitive 方法将其转换为原始类型,该算法允许我们根据使用对象的上下文来选择应如何转换对象。从概念上讲,ToPrimitive 算法可以分为两部分:Hints 和 Object-to-primitive 转换方法。

图片

(1)Hints

Hints 是 ToPrimitive 算法用于确定对象在特定上下文中应转换为什么的信号。有三种情况:

  • string:在操作需要字符串的上下文中,如果可以转换为字符串,例如 alert() 或内置 String() 函数:
alert(obj);
String(obj)

// 使用对象作为属性key值
anotherObj[obj] = 1000;
  • number:如果可以进行这种转换,则在操作需要数字的上下文中:
// 显示转换
let num = Number(obj);

// 数学(二进制加号除外)
let x = +obj; // 一元加
let difference = Date1 - Date2; // 日期对象

// 对象大小比较
let less = Obj1 < obj2;
  • default:在极少数情况下发生,不确定需要什么类型。例如,二元 + 运算符既适用于字符串(连接它们)也适用于数字(添加它们)。在这种情况下,对象可以转换为字符串或数字。 或者当使用宽松相等 == 运算符将对象与字符串、数字或 symbol 进行比较时。
// 二元加
let sum = obj1 + obj2;

// obj == string/number/symbol
if (obj == 10 ) { ... };

所有内置对象(日期除外)都将default认为是number,Date 日期对象将default认为是string

(2)Methods

在 ToPrimitive 算法根据 Hints 确定对象应转换为的原始值类型之后。 然后使用 Object-to-primitive 转换方法将对象转换为原始值。有三种情况:

  • toString/valueOftoString()valueOf() 被 JavaScript 中的所有对象继承。 它们仅用于对象到原始值的转换。 ToPrimitive 算法首先会尝试 toString() 方法。 如果定义了方法,它返回一个原始值,那么 JavaScript 使用原始值(即使它不是字符串)。 如果toString() 返回一个对象或不存在,那么 JavaScript 会尝试使用 valueOf() 方法,如果该方法存在并返回一个原始值,JavaScript 将使用该值。 否则,转换失败并提示 TypeError
  • toString -> valueOf:用于 Hints 为string 的情况。
  • valueOf -> toString:其他情况。
let Person = {
name: "Mary",
age: 22,

// hint 是 "string"
toString() {
return `{name: "${this.name}"}`;
},

// hint 是 "number" 或 "default"
valueOf() {
return this.age;
}
};

alert(Person); // toString -> {name: "Mary"}
alert(+Person); // valueOf -> 22
alert(Person + 10); // valueOf -> 32

在上面的代码中,Person 变成了一个对象字符串或数字,具体取决于转换上下文。 toString() 方法用于 Hints = “string” 的转换,valueOf() 用于其他情况(Hints 为“number”或“default”)。

你可能希望在一个地方处理所有转换。 在这种情况下,只能像这样实现 toString() 方法:

let Person = {
name: "Mary",

toString() {
return this.name;
}
};

alert(Person); // toString -> Mary
alert(Person + 1000); // toString -> Mary1000

Symbol.toPrimitive:与 toString()valueOf() 方法不同,Symbol.toPrimitive 允许覆盖 JavaScript 中的默认对象到原始值的转换(其中 toString()valueOf 方法由 ToPrimitive 算法使用)并定义我们希望如何将对象转换为原始类型的值。 为此,需要使用此 Symbol 名称定义一个方法,如下所示:

obj[Symbol.toPrimitive] = function(hint) {
// 返回原始类型值
// hint 等于 "string", "number", "default" 中的一个
}

例如,这里的 Person 对象使用 Symbol.toPrimitive 执行与上面相同的操作:

let Person = {
name: "Mary",
age: 22,

[Symbol.toPrimitive](hint) {
alert(`hint: ${hint}`);
return hint == "string" ? `{name: "${this.name}"}` : this.age;
}
};

alert(Person); // hint: string -> {name: "Mary"}
alert(+Person); // hint: number -> 22
alert(Person + 10); // hint: default -> 32

可以看到,单个方法 Person[Symbol.toPrimitive] 处理了所有转换情况。需要注意,在没有 Symbol.toPrimitivevalueOf() 的情况下,toString() 将处理所有原始类型转换。

下面是将对象转化为布尔值、字符串、数字时的执行过程:

(1)对象到布尔值的转换

Javascript 中的所有对象都转换为 true,包括包装对象 new Boolean(false) 和空数组。 对象到布尔值的转换不需要对象到原始类型算法。

(2)对象到字符串的转换

当需要将对象转换为字符串时,Javascript 首先使用 ToPrimitive 算法(Hints = “string”)将其转换为原始类型,然后将派生的原始类型转换为字符串。例如,如果将对象传递给 String() 这样的内置函数,或者在模板字符串中插入对象时。

(3)对象到数字的转换

当需要将对象转换为数字时,Javascript 首先使用 ToPrimitive 算法(Hints = “number”)将其转换为原始类型,然后将派生的原始类型转换为数字。 期望数字参数的内置 Javascript 函数和方法以这种方式将对象参数转换为数字,例如 Math()。

(3)特殊情况

当某些 Javascript 运算符的操作数是对象时,也会发生类型转换:

  • + 运算符: 此运算符可以用于执行数字加法和字符串连接。如果其中任何一个操作数是对象,则使用 ToPrimitive 算法(Hints = “default”)将它们转换为原始值。一旦将它们转换为原始值,就会检查它们的类型。如果任一参数是字符串,则将另一个参数转换为字符串并连接字符串。否则,它将两个参数都转换为数字并将它们相加。
  • == 和 !== 运算符: 这些运算符以宽松方式执行相等和不相等测试。如果一个操作数是一个对象而另一个是一个原始值,这些运算符使用 ToPrimitive 算法(Hints = “default”)将对象转换为原始值,然后比较两个原始值。
  • <,<=,> 和 >= 关系运算符: 关系运算符用于比较两个值之间的关系,可用于比较数字和字符串。如果任一操作数是对象,则使用 ToPrimitive 算法将其转换为原始值(Hints = “number”)。但是,与对象到数字的转换不同,返回的原始值不会转换为数字(因为它们被比较并且不被使用)。
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