什麼是運算子 (Operators)

下方的程式碼,我們都知道 3 + 4 的答案是 7,但是 JavaScript 怎麼知道要將兩個數字相加呢?

const a = 3 + 4;
console.log(a); // 7

答案是透過「語法解析器」,在看到加號後把兩個數字加起來,這個加號就是所謂的運算子(加法運算子),而它的本質其實是一個函式!

運算子是一個特殊的函式,和我們一般在寫的函式不同。

首先,它會宣告一個函式,但不會命名為 add,而是使用加號作為函式名稱,然後給定兩個參數,最後回傳一個值(在此是將兩數相加)。

function +(a, b) { // it's not add(a,b)
    return // add the two #s
}

呼叫運算子的函式的方法也有所不同,一般來說我們會給一個括號、傳入參數,然後呼叫函式,像是 +(1, 2) 這樣。

但是 JavaScript 使用「中綴表示法」,讓運算子是以中綴形式處於運算元的中間,讓人讀起來簡單易懂,不過還是要記住它的本質其實是一個具有兩個參數的函式

+(3, 4); // Wrong! 這樣太麻煩了!
3 + 4; // JavaScript 使用中綴表示法

// 其他還有...
+3 4; // 去掉括號與逗號 → 前綴表示法
3 4+; // 加號放在後面 → 後綴表示法

優先性與相依性

運算子優先性 (Operator Precedence)

決定哪個運算子被優先計算,先處理高優先序的,再處理低優先序的。

可以參考 MDN 裡關於優先性的表格 Operator Precedence Table,Precedence 數字愈大的,代表會愈先被呼叫處理。

表格按照優先序最高 (21) 到最低 (1) 排序。

Operator Precedence Table

相依性 (Associativity)

當優先序相同時,會使用相依性決定運算方向,分別為左相依性(由左向右計算)與右相依性(由右向左計算)。

以下範例使用了三個相同的運算子,所以優先序相同,這時候就要用相依性決定運算方向。

let a = 1,
  b = 2,
  c = 3;

a = b = c;

console.log(a);
console.log(b);
console.log(c);

執行後,答案會出現全部都是 3,為什麼?

因為這邊使用「等號運算子」的相依性是右到左,因此先呼叫最右邊的 b = c

如果是右相依性,先呼叫 b = c
如果是左相依性,先呼叫 a = b

重點補充說明,我們前面說過 b = c 這種運算子的本質是一個函式,而等號運算子的函式會把左邊的值「設定成右邊的值」,然後「回傳右邊的參數」。
也就是 b 會被設定成 c 的值,並且回傳 c,接下去以此類推,最後 a、b、c 就會都等於 3 了。

強制型轉 (Coercion)

轉換一個值的型別。

舉例來說,加號運算子除了可以把兩個參數相加,也能用來將兩個字串相加合併,效果就像是把兩個字串放在一起。

const a = 1 + 2;
console.log(a); // 3

const str = 'Hello ' + 'world!';
console.log(str); // Hello world!

下方範例中,傳入兩個不同型別的參數給加號運算子的函式,JavaScript 引擎會強制把數字 1 型轉成字串 1,然後再合併兩個字串。
我們沒有寫任何轉換型別的方法,而是 JavaScript 猜測我們想要這個值,自動幫我們轉換。

const b = 1 + '2';
console.log(b); // '12'

到這裡,我們已經知道運算子就是函式,因此強制型別轉換是呼叫函式的一部分,也是動態型別的一部分。

比較運算子

關於強制型轉的影響

強制型轉會導致一些從人類數學角度看起來很奇怪的結果,但是在電腦或 JavaScript 角度來看是正常合理的情況。

例如:3 < 2 < 1 會回傳什麼結果呢?

console.log(1 < 2 < 3); // true
console.log(3 < 2 < 1); // true...Why?

// 小於運算子是左相依性 (left-to-right)
// 第一次比較後的結果
console.log(false < 1);

// 此時 JavaScript 會強制型轉 Boolean 為 Number
// 可以用內建函數 (實務上不建議使用) 看強制型轉的結果
console.log(Number(false)); // 0

// 所以最後 0 < 1 就會變成 true

那麼如果型轉 undefined 會出現什麼結果?

Number(undefined); // NaN

我們會得到 NaN,表示「不是數字 (Not a Number)」的意思,它不完全是純值,但可以當作它是。
NaN 代表有個東西想要轉換成數值型別,但它不是數字,所以無法轉換。

但是如果是 null 的話,JavaScript 則是會將 null 當作 0 的意思。

Number(null); // 0

所以不是每個強制型轉都能明顯判斷,有些需要記起來。

雙等號與三等號的比較運算子

剛剛我們說 null 在比大小的時候會被轉成數值,但是 null 在相等比較時,卻不會被型轉為 0。

false == 0; // true
null == 0; // false...What!?
null < 1; // true

這算是 JavaScript 的缺陷,尤其是雙等號的比較運算子,真的有很多奇怪的錯誤。
再附上幾個奇妙範例,你會發現真要記的話,這個缺陷會導致程式碼的結果難以預期,對開發來說並不是一件好事。

'' == 0; // true
'' == false; // true

MDN 也有整理一張相等性比較表格,列出了所有相等比較的特殊情況。

Sameness Comparisons

在開發時,如果不是刻意需要型轉,都建議使用三等號的比較運算子,只要資料型別不同,回傳結果就是 false!

存在與布林

在 JavaScript 中會被 Boolean() 轉為 false 的值有:

  • false
  • undefined
  • null
  • 空字串 ""
  • 0, -0, NaN

我們只要記住以上幾個值就可以了,除了上述這些值,其他的像是空陣列、空物件等等都會被轉為 true。

預設值

呼叫函式後,首先會創造一個新的執行環境 greet() 與變數 name,並且在記憶體中設定變數 name 為預設值 undefined

function greet(name) {
  console.log(name); // undefined
  console.log('Hello ' + name); // Hello undefined
}

greet();

執行到 Log 時,加號運算子會把參數 name 的預設值 undefined 強制型轉,再合併兩個字串。

如果我們不想用 undefined 當參數的預設值,可以使用「或」運算子來設定預設值,它會回傳第一個被轉換成 true 的參數。
換句話說,如果左邊的參數被轉換成 Boolean 後是 false,就會回傳右邊的參數。

function greet(name) {
  name = name || '<Your name here>';
  console.log('Hello ' + name);
}

greet('Sealman'); // Hello Sealman
greet(); // Hello <Your name here>

全域命名空間 (Global Namespace)

上述提到的「或」運算子很常在各大框架或資源庫的原始碼中出現,主要用於避免框架衝突或覆蓋的問題。
當我們載入不同框架時,愈後面載入的檔案會堆在對方的上方,這時候可能就會出現一些問題,像是命名重複等等。

// 先載入 lib1.js
var libraryName = 'Lib 1';

// 再載入 lib2.js
var libraryName = 'Lib 2';

// 最後載入 index.js 呼叫全域環境裡的全域變數 libraryName
console.log(libraryName); // Lib 2

現在我們知道在瀏覽器的全域物件 window 下有 libraryName 這個全域變數,我們可以結合「或」運算子的用法,來檢查全域命名空間 (Global Namespace) 或全域物件裡面是否已經有相同的名稱。

可以看到在 lib2.js 中,如果 Boolean(window.libraryName) 回傳的是 true,就代表全域物件裡面已經有那個名稱,後續就不會把 libraryName 改為 Lib 2 了。

// lib1.js
var libraryName = 'Lib 1';

// lib2.js
window.libraryName = window.libraryName || 'Lib 2';

// index.js
console.log(libraryName); // Lib 1

回顧

看完這篇文章,我們到底有什麼收穫呢?藉由本文可以理解到…

  • 運算子是一個特殊的函式。
  • JavaScript 使用中綴表示法讓運算子原本的函式簡單易懂。
  • 運算子的優先性與相依性。
  • 強制型轉所帶來的缺陷。
  • 比較運算子,包含可能帶來潛在錯誤的雙等號,與進行嚴格比較的三等號。
  • 使用「或」運算子設定函式的預設值。
  • 框架衝突或覆蓋的問題。

References