JS中的关系比较与相等比较运算

摘要：在中的关系比较运算，指的是像这种大小值的关系比较。而相等比较，可区分为标准相等比较与严格相等比较两大种类。

在JS中的关系比较(Relational Comparison)运算，指的是像x < y这种大小值的关系比较。

而相等比较，可区分为标准相等(standard equality)比较x == y与严格相等(strict equality)比较x === y两大种类。严格相等比较会比较左边与右边运算元的数据类型，值相等比较则只看值，简单的来说是这样解释没错。

ToPrimitive运算的详细说明可参考: JS中的{} + {}与{} + []的结果是什么？

不过，这两种比较实际上依内部设计来说，并不是那么简单。当然，在一般的使用情况是不需要考量那么多，本文的说明会涉及许多JS内部设计的部份，对于这两种比较来作比较彻底的理解，主要的参考数据是ECMAScript的标准文件。

严格相等比较的演算规则先理解，主要是因为在标准相等比较(只比较值不比较数据类型)时，它在演算时的某些情况下会跳到严格相等比较的规则来。

严格相等比较的演算规则很容易理解，按照以下的步骤进行比较，出自ecma-262 11.9.6:

以下假设为比较 x === y的情况，Type(x)指的是x的数据类型，Type(y)指的是y的类型，最终返回值只有true或false，会按照下面的步骤进行比较，如果有返回时就停止之后的步骤:

注: Type(x)在ECMAScript的标准中指的并不是用typeof返回出来的结果，而是标准内部给定的各种数据类型，共有Undefined, Null, Boolean, String, Number 与 Object。例如typeof null的结果是"object"，但ECMAScript会认为Null是个独立的数据类型。

Type(x)与Type(y)不同，返回false

Type(x)是Undefined，返回true(当然此时Type(y)也是Undefined)

Type(x)是Null，返回true(当然此时Type(y)也是Null)

Type(x)是Number时

(a.) x是NaN，返回false

(b.) y是NaN，返回false

(c.) x与y是同样的数字，返回true

(d.) x是+0，y是-0，返回true

(e.) x是-0，y是+0，返回true

(f.) 其他情况，返回false

Type(x)是String时，只有当x中的字符顺序与y中完全相同时(长度相同，字符所在位置也相同)，返回true。其他情况就返回false。

Type(x)是Boolean时，只有当x与y是同时为true或同时为false时，返回true。其它情况返回false。

只有当x与y同时参照到同一对象时，返回true。其它情况返回false。

备注: 这个演算与the SameValue Algorithm (9.12)不同之处在于，对于有号的0与NaN处理方式不同。

注: 同值演算(the SameValue Algorithm)是标准中的另一个内部演算法，只会用在很特别的地方，可以先略过不看。

从上述的严格相等比较中，可以很清楚的看到数字、字符串、布尔与null、undefined或对象是如何比较的。

标准相等比较的演算规则按照以下的步骤进行比较，出自ecma-262 11.9.3:

以下假设为比较 x == y的情况，Type(x)指的是x的数据类型，Type(y)指的是y的类型，最终返回值只有true或false，会按照下面的步骤进行比较，如果有返回时就停止之后的步骤:

Type(x)与Type(y)相同时，进行严格相等比较

x是undefined，而y是null时，返回true

x是null，而y是undefined时，返回true

Type(x)是Number而Type(y)是String时，进行x == ToNumber(y)比较

Type(x)是String而Type(y)是Number时，进行ToNumber(x) == y比较

Type(x)是Boolean时，进行ToNumber(x) == y

Type(y)是Boolean时，进行x == ToNumber(y)

Type(x)是Number或String其中一种，而Type(y)是个Object时，进行x == ToPrimitive(y)比较

Type(x)是个Object，而Type(y)是Number或String其中一种时，进行ToPrimitive(x) == y比较

其他情况，返回false

备注1: 以下的是三种强制转换的标准比较情况:

字符串比较: "" + a == "" + b.

数字比较: +a == +b.

布尔比较: !a == !b

备注2: 标准相等比较有以下的不变式(invariants):

A != B 相当于 !(A == B)

A == B 相当于 B == A

备注3: 相等比较运算不一定总是可以转变(transitive)，例如:

new String("a") == "a" 与 "a" == new String("a") 的结果都是true

new String("a") == new String("a") 结果是false.

备注4: 字符串比较使用的是简单的字符测试。并非使用复杂的、语义导向的字符定义或是Unicode所定义的字符串相等或校对顺序。

注: 上述的ToNumber与ToPrimitive都是标准内部运算时使用的方法，并不是让开发者使用的。

由标准相等比较的演算得知，它的运算是以"数字为最优先"，任何其它的类型如果与数字作相等比较，必定要先强制转为数字再比较。但这是一个相当具有隐藏作用的运算，在一般实作时，会很容易造成误解，例如以下的例子:

> 0 == []
true

> "" == []
true

上面这是因为空数组[]，进行ToPrimitive运算后，得到的是空字符串，所以作值相等比较，相当于空字符串在进行比较。

> "[object Object]" == {}
true

> NaN == {}
false

上面的空对象字面量，进行ToPrimitive运算后，得到的是"[object Object]"字符串，这个值会如果与数字类型的NaN比较，会跳到同类型相等的严格相等比较中，NaN不论与任何数字作相等比较，一定是返回false。

> 1 == new Number(1)
true

> 1 === new Number(1)
false

> 1 === Number(1)
true

上面说明了，包装对象在JS中的内部设计中，标准的值相等比较是相同的，但严格相等比较是不同的值，包装对象仍然是个对象，只是里面的valueOf方法是返回这个对象里面带的原始数据类型值，经过ToPrimitive方法运算后，会返回原始数据的值。Number()函数调用只是转数字类型用的函数，这个用法经常会与包装对象的用法混在一起。

这个小节的结论是，在JS中没有必要的情况下，使用严格的相等比较为最佳的值相等比较方式，标准的相等容易产生不经意的副作用，有的时候你可能会得到不预期的结果。

关系比较的演算规则主要是按照以下的步骤进行比较，出自ecma-262 11.8.5:

以下假设为比较 x < y的情况，因为在标准中的抽象关系比较演算的说明比较复杂，有涉及布尔标记的以左方优先或右方优先，而且最终返回值有true、false与undefined，实际上最终不会有undefined值出现，即是得到false而已，以下为只考虑左方优先(LeftFirst)的简化过的步骤。会按照下面的步骤进行比较，如果有返回时就停止之后的步骤:

(1. & 2.) x经过ToPrimitive(x, hint Number)运算为px值，y经过ToPrimitive(y, hint Number)运算为py值

(3.) 如果Type(px)与Type(py)不同时为String时

(a.b.) px作ToNumber(px)运算，得到nx值，与py作ToNumber(py)值，得到ny值

(c.d.) nx或ny中有其一为NaN时，返回undefined

(e.) nx与ny是同样的Number值，返回false

(f.) nx是+0，而且ny是−0，返回false

(g.) nx是−0，而且ny是+0，返回false.

(h.) nx是+∞，返回false

(i.) ny是+∞，返回true

(j.) ny是−∞，返回false

(k.) nx是−∞，返回true

(l.) 如果在数学上的值，nx小于ny，而且nx与ny是有限值(finite)，而且不同时为0时，返回true。否则返回false。

(4.) 如果Type(px)与Type(py)同时为String时

(a.) 如果py是px的前缀(prefix)时，返回false (前缀代表px字符串中是由py字符串组成的，py只是px的子字符串的情况)

(b.) 如果px是py的前缀(prefix)时，返回true

(c.d.e.f) 以字符串中的按顺序的字符，用字符的编码整数的大小来比较。k是可得到的一个最小非负整数，在px与py中的k位置有不同的字符(从左边算过来)。在px中某个位置k的字符编码整数为m，在py某个位置k的字符编辑为n，如果m < n，则返回true，否则返回false

备注2: 字符串比较使用的是简单的词典顺序测试。并非使用复杂的、语义导向的字符定义或是Unicode所定义的字符串相等或校对顺序。

注: +∞相当于全局属性Infinity或Number.POSITIVE_INFINITY，−∞相当于全局属性-Infinity或Number.NEGATIVE_INFINITY。

关系比较基本上要区分为数字类型与字符串类型，但依然是以"数字"为最优先的比较，只要有其他类型与数字相比较，一定会先被强制转换为数字。但在这之前，需要先用ToPrimitive而且是hint为数字来转换为原始数据类型。

以下为一些与对象、数组、Date对象的关系比较例子:

> 1 < (new Date())
true

> 1 > (new Date())
false

> [] < 1
true

> [] > 1
false

> ({}) < 1
false

> ({}) > 1
false

虽然在标准中的抽象关系比较演算中，有存在一种返回值undefined，但在真实的情况并没有这种返回值，相当不论怎么比较都是得到false的值。上面的例子中，空对象({})的ToPrimitive运算得出的是"[object Object]"字符串值，经过ToNumber运算会得到NaN数字类型的值，这个值不论与数字1作大于小于的关系运算，都是false。

Date()对象因为ToPrimitive运算的hint为数字，所以也是会作转换为数字类型的值为优先(也就是调用valueOf为优先)，所以并不是正常情况的以输出字符串为优先(也就是调用toString方法为优先)的预设情况。

以下为一些字符串关系比较的例子:

> "a" > ""
true

> "a" < ""
false

> "a" > []
true

> "a" < []
false

> "a" > ({})
true

> "a" < ({})
false

字符串与空字符串相比，都是套用前缀(prefix)的规则步骤，因为空字符串算是所有字符串的前缀(组成的子字符串之一)，所以必然地所有有值的字符串值一定是大于空字符串。

空数组经过ToPrimitive运算出来的是空字符串，所以与空字符串相比较的结果相同。

空对象经过ToPrimitive运算出来的是"[object Object]"字符串值，以"a".charCodeAt(0)计算出的值是字符编码是97数字，而"[".charCodeAt(0)则是91数字，所以"a" > ({})会是得到true。

如果开始混用数字与字符串比较，可能是有陷阱的比较例子:

> "11" > "3"
false

> "11" > 3
true

> "one" < 3
false

> "one" > 3
false

"11"与"3"相比较，其实都是字符串比较，要依照可比较的字符位置来比较，也就是"1"与"3"字符的比较，它们的字符编码数字分别是49与51，所以"1" < "3"，这里的运算的结果必然是返回false。

"11"与3数字比较，是会强制都转为数字来比较，"11"会转为11数字值，所以大于3。

"one"这个字符串转为数字后，是NaN这个数字值，NaN与任何数字比较，既不大于也不小于，不论作大于或小于，都是返回false。(实际上在标准中它这种返回值叫undefined)

字符串与数字之外其他的原始数据类型的比较，只要记得原则就是强制转为数字来比较就是了，以下为例子:

> true > null
true

> false > undefined
false

简单地说明在ToNumber运算时，这些其他的原始数据类型值的转换结果如下:

Undefined -> NaN

Null -> +0

Boolean -> (true -> 1, false -> 0)

注: JS认为+0与-0是完全相同的值，在严格相等比较中是相等的。
注: 字符串比较实际上是拆为字符在词典表中的编辑整数值来比较，对于非英语系的语言，JS另外有提供String.prototype.localeCompare的方法来进行局部语言的比较工作。

本章延伸了之前的加法运算文章中的ToPrimitive运算解说的部份，较为仔细的来研究JS中的相等比较(包含标准的与严格的)与关系比较的部份。至于没提到的，不相等(==)与严格不相等(!==)，或是大于等于(>=)或小于等于(<=)只是这些演算规划的再组合结果而已。

标准的值相等比较(==)，是一种有不经意的副作用的运算，不管如何，开发者必定要尽量避免，比较前可以自行转换类型的方式，再作严格的相等比较，本章也有说明为何要避免使用它的理由。