Javascript：运算符重载

Question

我已经使用 JavaScript 工作了几天，并且已经到了要为我定义的对象重载运算符的地步。

在 google 上搜索了一段时间后，您似乎无法正式执行此操作，但仍有一些人声称执行此操作的方式很冗长。

基本上我已经创建了一个 Vector2 类并希望能够执行以下操作：

var x = new Vector2(10,10);
var y = new Vector2(10,10);

x += y; //This does not result in x being a vector with 20,20 as its x & y values.

相反，我必须这样做：

var x = new Vector2(10,10);
var y = new Vector2(10,10);

x = x.add(y); //This results in x being a vector with 20,20 as its x & y values. 

我可以采取一种方法来重载 Vector2 类中的运算符吗？因为这看起来很丑。

Answer 1

如您所见，JavaScript 不支持运算符重载。最接近的方法是实现 toString （当实例需要被强制为字符串时将被调用）和 valueOf （将被调用以将其强制为一个数字，例如在使用 @987654328 时@ 用于加法，或者在许多情况下将其用于连接，因为+ 尝试在连接之前进行加法），这是非常有限的。结果，它们都不允许您创建 Vector2 对象。同样，Proxy（在 ES2015 中添加）允许您拦截各种对象操作（包括属性访问），但同样不会让您控制 += 在 Vector 实例上的结果。

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但是，对于提出此问题并希望得到字符串或数字（而不是 Vector2）的人，这里是 valueOf 和 toString 的示例。这些示例不演示运算符重载，只是利用 JavaScript 的内置处理转换为原语：

valueOf

此示例将对象的val 属性的值加倍以响应被强制转换为原语，例如通过+：

function Thing(val) {
    this.val = val;
}
Thing.prototype.valueOf = function() {
    // Here I'm just doubling it; you'd actually do your longAdd thing
    return this.val * 2;
};

var a = new Thing(1);
var b = new Thing(2);
console.log(a + b); // 6 (1 * 2 + 2 * 2)

或者使用 ES2015 的 class:

class Thing {
    constructor(val) {
      this.val = val;
    }
    valueOf() {
      return this.val * 2;
    }
}

const a = new Thing(1);
const b = new Thing(2);
console.log(a + b); // 6 (1 * 2 + 2 * 2)

或者只有对象，没有构造函数：

var thingPrototype = {
    valueOf: function() {
      return this.val * 2;
    }
};

var a = Object.create(thingPrototype);
a.val = 1;
var b = Object.create(thingPrototype);
b.val = 2;
console.log(a + b); // 6 (1 * 2 + 2 * 2)

toString

此示例将对象的val 属性的值转换为大写，以响应被强制转换为原语，例如通过+：

function Thing(val) {
    this.val = val;
}
Thing.prototype.toString = function() {
    return this.val.toUpperCase();
};

var a = new Thing("a");
var b = new Thing("b");
console.log(a + b); // AB

或者使用 ES2015 的 class:

class Thing {
    constructor(val) {
      this.val = val;
    }
    toString() {
      return this.val.toUpperCase();
    }
}

const a = new Thing("a");
const b = new Thing("b");
console.log(a + b); // AB

或者只有对象，没有构造函数：

var thingPrototype = {
    toString: function() {
      return this.val.toUpperCase();
    }
};

var a = Object.create(thingPrototype);
a.val = "a";
var b = Object.create(thingPrototype);
b.val = "b";
console.log(a + b); // AB

Answer 2

我编写了一个库，该库利用一堆邪恶的 hack 来在原始 JS 中执行此操作。它允许这样的表达式。

• 复数：

  >> Complex()({r: 2, i: 0} / {r: 1, i: 1} + {r: -3, i: 2}))

  <- {r: -2, i: 1}

• 自动微分：

  让f(x) = x^3 - 5x:

  >> var f = x => Dual()(x * x * x - {x:5, dx:0} * x);

  现在将它映射到一些值上：

  >> [-2,-1,0,1,2].map(a=>({x:a,dx:1})).map(f).map(a=>a.dx)

  <- [ 7, -2, -5, -2, 7 ]

  即f'(x) = 3x^2 - 5.

• 多项式：

  >> Poly()([1,-2,3,-4]*[5,-6]).map((c,p)=>''+c+'x^'+p).join(' + ')

  <- "5x^0 + -16x^1 + 27x^2 + -38x^3 + 24x^4"

对于您的特定问题，您可以使用库定义一个 Vector2 函数（或者更短的函数），然后编写 x = Vector2()(x + y);

https://gist.github.com/pyrocto/5a068100abd5ff6dfbe69a73bbc510d7

Answer 3

可以将两个数字合二为一来进行矢量数学运算。在解释它的工作原理之前，让我先展示一个示例：

let a = vec_pack([2,4]);
let b = vec_pack([1,2]);

let c = a+b; // Vector addition
let d = c-b; // Vector subtraction
let e = d*2; // Scalar multiplication
let f = e/2; // Scalar division

console.log(vec_unpack(c)); // [3, 6]
console.log(vec_unpack(d)); // [2, 4]
console.log(vec_unpack(e)); // [4, 8]
console.log(vec_unpack(f)); // [2, 4]

if(a === f) console.log("Equality works");
if(a > b) console.log("Y value takes priority");

我使用的事实是，如果您将两个数字移位 X 次，然后在将它们移回之前添加或减去它们，您将获得与开始时没有移动它们相同的结果。类似地，标量乘法和除法对移位值对称地工作。

一个 JavaScript 数字有 52 位整数精度（64 位浮点数），所以我将一个数字打包到更高的可用 26 位中，一个到较低的可用位。因为我想支持带符号的数字，所以代码变得有点混乱。

function vec_pack(vec){
    return vec[1] * 67108864 + (vec[0] < 0 ? 33554432 | vec[0] : vec[0]);
}

function vec_unpack(number){
    switch(((number & 33554432) !== 0) * 1 + (number < 0) * 2){
        case(0):
            return [(number % 33554432),Math.trunc(number / 67108864)];
        break;
        case(1):
            return [(number % 33554432)-33554432,Math.trunc(number / 67108864)+1];
        break;
        case(2):
            return [(((number+33554432) % 33554432) + 33554432) % 33554432,Math.round(number / 67108864)];
        break;
        case(3):
            return [(number % 33554432),Math.trunc(number / 67108864)];
        break;
    }
}

我能看到的唯一缺点是 x 和 y 必须在 +-3300 万范围内，因为它们必须分别在 26 位以内。

Answer 4

虽然不是问题的确切答案，但可以使用 ES6 符号实现一些 python __magic__ 方法

[Symbol.toPrimitive]() 方法不允许您暗示调用Vector.add()，但允许您使用诸如Decimal() + int 之类的语法。

class AnswerToLifeAndUniverseAndEverything {
    [Symbol.toPrimitive](hint) {
        if (hint === 'string') {
            return 'Like, 42, man';
        } else if (hint === 'number') {
            return 42;
        } else {
            // when pushed, most classes (except Date)
            // default to returning a number primitive
            return 42;
        }
    }
}

• https://www.keithcirkel.co.uk/metaprogramming-in-es6-symbols/

Answer 5

我们可以使用类似 React 的 Hooks 在每次迭代时使用 valueOf 方法的不同值来评​​估箭头函数。

const a = Vector2(1, 2) // [1, 2]
const b = Vector2(2, 4) // [2, 4]    
const c = Vector2(() => (2 * a + b) / 2) // [2, 4]
// There arrow function will iterate twice
// 1 iteration: method valueOf return X component
// 2 iteration: method valueOf return Y component

const Vector2 = (function() {
  let index = -1
  return function(x, y) {
    if (typeof x === 'function') {
      const calc = x
      index = 0, x = calc()
      index = 1, y = calc()
      index = -1
    }
    return Object.assign([x, y], {
      valueOf() {
        return index == -1 ? this.toString() : this[index]
      },
      toString() {
        return `[${this[0]}, ${this[1]}]`
      },
      len() {
        return Math.sqrt(this[0] ** 2 + this[1] ** 2)
      }
    })
  }
})()

const a = Vector2(1, 2)
const b = Vector2(2, 4)

console.log('a = ' + a) // a = [1, 2]
console.log(`b = ${b}`) // b = [2, 4]

const c = Vector2(() => (2 * a + b) / 2) // [2, 4]
a[0] = 12
const d = Vector2(() => (2 * a + b) / 2) // [13, 4]
const normalized = Vector2(() => d / d.len()) // [0.955..., 0.294...]

console.log(c, d, normalized)

库@js-basics/vector 对 Vector3 使用相同的想法。

Answer 6

有趣的也是实验性库operator-overloading-js。它仅在定义的上下文（回调函数）中进行重载。

Answer 7

实际上，有一种 JavaScript 变体确实支持运算符重载。 ExtendScript 是 Photoshop 和 Illustrator 等 Adob​​e 应用程序使用的脚本语言，它确实具有运算符重载。在里面，你可以写：

Vector2.prototype["+"] = function( b )
{
  return new Vector2( this.x + b.x, this.y + b.y );
}

var a = new Vector2(1,1);
var b = new Vector2(2,2);
var c = a + b;

这在“Adobe Extendscript JavaScript 工具指南”（当前link here）中有更详细的描述。该语法显然是基于 ECMAScript 标准的（现已长期放弃的）草案。

Answer 8

仅供参考，paper.js 通过创建 PaperScript 解决了这个问题，PaperScript 是一个独立的、有范围的 javascript，具有向量的运算符重载，然后将其处理回 javascript。

但paperscript文件需要具体指定和处理。

Answer 9

作为 T.J.说，你不能在 JavaScript 中重载运算符。但是，您可以利用valueOf 函数编写一个看起来比每次都使用add 之类的函数更好的hack，但对x 和y 在0 和MAX_VALUE 之间的向量施加了约束。代码如下：

var MAX_VALUE = 1000000;

var Vector = function(a, b) {
    var self = this;
    //initialize the vector based on parameters
    if (typeof(b) == "undefined") {
        //if the b value is not passed in, assume a is the hash of a vector
        self.y = a % MAX_VALUE;
        self.x = (a - self.y) / MAX_VALUE;
    } else {
        //if b value is passed in, assume the x and the y coordinates are the constructors
        self.x = a;
        self.y = b;
    }

    //return a hash of the vector
    this.valueOf = function() {
        return self.x * MAX_VALUE + self.y;
    };
};

var V = function(a, b) {
    return new Vector(a, b);
};

然后你可以写出这样的方程：

var a = V(1, 2);            //a -> [1, 2]
var b = V(2, 4);            //b -> [2, 4]
var c = V((2 * a + b) / 2); //c -> [2, 4]