讀懂 ECMAScript 規(guī)格

2018-09-22 10:36 更新
  1. 概述
  2. 相等運算符
  3. 數(shù)組的空位
  4. 數(shù)組的map方法

概述

規(guī)格文件是計算機語言的官方標(biāo)準(zhǔn)，詳細描述語法規(guī)則和實現(xiàn)方法。

一般來說，沒有必要閱讀規(guī)格，除非你要寫編譯器。因為規(guī)格寫得非常抽象和精煉，又缺乏實例，不容易理解，而且對于解決實際的應(yīng)用問題，幫助不大。但是，如果你遇到疑難的語法問題，實在找不到答案，這時可以去查看規(guī)格文件，了解語言標(biāo)準(zhǔn)是怎么說的。規(guī)格是解決問題的“最后一招”。

這對JavaScript語言很有必要。因為它的使用場景復(fù)雜，語法規(guī)則不統(tǒng)一，例外很多，各種運行環(huán)境的行為不一致，導(dǎo)致奇怪的語法問題層出不窮，任何語法書都不可能囊括所有情況。查看規(guī)格，不失為一種解決語法問題的最可靠、最權(quán)威的終極方法。

本章介紹如何讀懂ECMAScript 6的規(guī)格文件。

ECMAScript 6的規(guī)格，可以在ECMA國際標(biāo)準(zhǔn)組織的官方網(wǎng)站（www.ecma-international.org/ecma-262/6.0/）免費下載和在線閱讀。

這個規(guī)格文件相當(dāng)龐大，一共有26章，A4打印的話，足足有545頁。它的特點就是規(guī)定得非常細致，每一個語法行為、每一個函數(shù)的實現(xiàn)都做了詳盡的清晰的描述?；旧希幾g器作者只要把每一步翻譯成代碼就可以了。這很大程度上，保證了所有ES6實現(xiàn)都有一致的行為。

ECMAScript 6規(guī)格的26章之中，第1章到第3章是對文件本身的介紹，與語言關(guān)系不大。第4章是對這門語言總體設(shè)計的描述，有興趣的讀者可以讀一下。第5章到第8章是語言宏觀層面的描述。第5章是規(guī)格的名詞解釋和寫法的介紹，第6章介紹數(shù)據(jù)類型，第7章介紹語言內(nèi)部用到的抽象操作，第8章介紹代碼如何運行。第9章到第26章介紹具體的語法。

對于一般用戶來說，除了第4章，其他章節(jié)都涉及某一方面的細節(jié)，不用通讀，只要在用到的時候，查閱相關(guān)章節(jié)即可。下面通過一些例子，介紹如何使用這份規(guī)格。

相等運算符

相等運算符（==）是一個很讓人頭痛的運算符，它的語法行為多變，不符合直覺。這個小節(jié)就看看規(guī)格怎么規(guī)定它的行為。

請看下面這個表達式，請問它的值是多少。

0 == null

如果你不確定答案，或者想知道語言內(nèi)部怎么處理，就可以去查看規(guī)格，7.2.12小節(jié)是對相等運算符（==）的描述。

規(guī)格對每一種語法行為的描述，都分成兩部分：先是總體的行為描述，然后是實現(xiàn)的算法細節(jié)。相等運算符的總體描述，只有一句話。

“The comparison x == y, where x and y are values, produces true or false.”

上面這句話的意思是，相等運算符用于比較兩個值，返回true或false。

下面是算法細節(jié)。

  1. ReturnIfAbrupt(x).
  2. ReturnIfAbrupt(y).
  3. If Type(x) is the same as Type(y), then
    Return the result of performing Strict Equality Comparison x === y.
  4. If x is null and y is undefined, return true.
  5. If x is undefined and y is null, return true.
  6. If Type(x) is Number and Type(y) is String,
    return the result of the comparison x == ToNumber(y).
  7. If Type(x) is String and Type(y) is Number,
    return the result of the comparison ToNumber(x) == y.
  8. If Type(x) is Boolean, return the result of the comparison ToNumber(x) == y.
  9. If Type(y) is Boolean, return the result of the comparison x == ToNumber(y).
  10. If Type(x) is either String, Number, or Symbol and Type(y) is Object, then
    return the result of the comparison x == ToPrimitive(y).
  11. If Type(x) is Object and Type(y) is either String, Number, or Symbol, then
    return the result of the comparison ToPrimitive(x) == y.
  12. Return false.

上面這段算法，一共有12步，翻譯如下。

  1. 如果x不是正常值（比如拋出一個錯誤），中斷執(zhí)行。
  2. 如果y不是正常值，中斷執(zhí)行。
  3. 如果Type(x)與Type(y)相同，執(zhí)行嚴格相等運算x === y。
  4. 如果x是null，y是undefined，返回true。
  5. 如果x是undefined，y是null，返回true。
  6. 如果Type(x)是數(shù)值，Type(y)是字符串，返回x == ToNumber(y)的結(jié)果。
  7. 如果Type(x)是字符串，Type(y)是數(shù)值，返回ToNumber(x) == y的結(jié)果。
  8. 如果Type(x)是布爾值，返回ToNumber(x) == y的結(jié)果。
  9. 如果Type(y)是布爾值，返回x == ToNumber(y)的結(jié)果。
  10. 如果Type(x)是字符串或數(shù)值或Symbol值，Type(y)是對象，返回x == ToPrimitive(y)的結(jié)果。
  11. 如果Type(x)是對象，Type(y)是字符串或數(shù)值或Symbol值，返回ToPrimitive(x) == y的結(jié)果。
  12. 返回false。

由于0的類型是數(shù)值，null的類型是Null（這是規(guī)格4.3.13小節(jié)的規(guī)定，是內(nèi)部Type運算的結(jié)果，跟typeof運算符無關(guān)）。因此上面的前11步都得不到結(jié)果，要到第12步才能得到false。

0 == null // false

數(shù)組的空位

下面再看另一個例子。

const a1 = [undefined, undefined, undefined];
const a2 = [, , ,];

a1.length // 3
a2.length // 3

a1[0] // undefined
a2[0] // undefined

a1[0] === a2[0] // true

上面代碼中，數(shù)組a1的成員是三個undefined，數(shù)組a2的成員是三個空位。這兩個數(shù)組很相似，長度都是3，每個位置的成員讀取出來都是undefined。

但是，它們實際上存在重大差異。

0 in a1 // true
0 in a2 // false

a1.hasOwnProperty(0) // true
a2.hasOwnProperty(0) // false

Object.keys(a1) // ["0", "1", "2"]
Object.keys(a2) // []

a1.map(n => 1) // [1, 1, 1]
a2.map(n => 1) // [, , ,]

上面代碼一共列出了四種運算，數(shù)組a1和a2的結(jié)果都不一樣。前三種運算（in運算符、數(shù)組的hasOwnProperty方法、Object.keys方法）都說明，數(shù)組a2取不到屬性名。最后一種運算（數(shù)組的map方法）說明，數(shù)組a2沒有發(fā)生遍歷。

為什么a1與a2成員的行為不一致？數(shù)組的成員是undefined或空位，到底有什么不同？

規(guī)格的12.2.5小節(jié)《數(shù)組的初始化》給出了答案。

“Array elements may be elided at the beginning, middle or end of the element list. Whenever a comma in the element list is not preceded by an AssignmentExpression (i.e., a comma at the beginning or after another comma), the missing array element contributes to the length of the Array and increases the index of subsequent elements. Elided array elements are not defined. If an element is elided at the end of an array, that element does not contribute to the length of the Array.”

翻譯如下。

"數(shù)組成員可以省略。只要逗號前面沒有任何表達式，數(shù)組的length屬性就會加1，并且相應(yīng)增加其后成員的位置索引。被省略的成員不會被定義。如果被省略的成員是數(shù)組最后一個成員，則不會導(dǎo)致數(shù)組length屬性增加?！?/p>

上面的規(guī)格說得很清楚，數(shù)組的空位會反映在length屬性，也就是說空位有自己的位置，但是這個位置的值是未定義，即這個值是不存在的。如果一定要讀取，結(jié)果就是undefined（因為undefined在JavaScript語言中表示不存在）。

這就解釋了為什么in運算符、數(shù)組的hasOwnProperty方法、Object.keys方法，都取不到空位的屬性名。因為這個屬性名根本就不存在，規(guī)格里面沒說要為空位分配屬性名(位置索引），只說要為下一個元素的位置索引加1。

至于為什么數(shù)組的map方法會跳過空位，請看下一節(jié)。

數(shù)組的map方法

規(guī)格的22.1.3.15小節(jié)定義了數(shù)組的map方法。該小節(jié)先是總體描述map方法的行為，里面沒有提到數(shù)組空位。

后面的算法描述是這樣的。

  1. Let O be ToObject(this value).
  2. ReturnIfAbrupt(O).
  3. Let len be ToLength(Get(O, "length")).
  4. ReturnIfAbrupt(len).
  5. If IsCallable(callbackfn) is false, throw a TypeError exception.
  6. If thisArg was supplied, let T be thisArg; else let T be undefined.
  7. Let A be ArraySpeciesCreate(O, len).
  8. ReturnIfAbrupt(A).
  9. Let k be 0.
  10. Repeat, while k < len
    a. Let Pk be ToString(k).
    b. Let kPresent be HasProperty(O, Pk).
    c. ReturnIfAbrupt(kPresent).
    d. If kPresent is true, then
    d-1. Let kValue be Get(O, Pk).
    d-2. ReturnIfAbrupt(kValue).
    d-3. Let mappedValue be Call(callbackfn, T, ?kValue, k, O?).
    d-4. ReturnIfAbrupt(mappedValue).
    d-5. Let status be CreateDataPropertyOrThrow (A, Pk, mappedValue).
    d-6. ReturnIfAbrupt(status).
    e. Increase k by 1.
  11. Return A.

翻譯如下。

  1. 得到當(dāng)前數(shù)組的this對象
  2. 如果報錯就返回
  3. 求出當(dāng)前數(shù)組的length屬性
  4. 如果報錯就返回
  5. 如果map方法的參數(shù)callbackfn不可執(zhí)行，就報錯
  6. 如果map方法的參數(shù)之中，指定了this，就讓T等于該參數(shù)，否則T為undefined
  7. 生成一個新的數(shù)組A，跟當(dāng)前數(shù)組的length屬性保持一致
  8. 如果報錯就返回
  9. 設(shè)定k等于0
  10. 只要k小于當(dāng)前數(shù)組的length屬性，就重復(fù)下面步驟
    a. 設(shè)定Pk等于ToString(k)，即將K轉(zhuǎn)為字符串
    b. 設(shè)定kPresent等于HasProperty(O, Pk)，即求當(dāng)前數(shù)組有沒有指定屬性
    c. 如果報錯就返回
    d. 如果kPresent等于true，則進行下面步驟
    d-1. 設(shè)定kValue等于Get(O, Pk)，取出當(dāng)前數(shù)組的指定屬性
    d-2. 如果報錯就返回
    d-3. 設(shè)定mappedValue等于Call(callbackfn, T, ?kValue, k, O?)，即執(zhí)行回調(diào)函數(shù)
    d-4. 如果報錯就返回
    d-5. 設(shè)定status等于CreateDataPropertyOrThrow (A, Pk, mappedValue)，即將回調(diào)函數(shù)的值放入A數(shù)組的指定位置
    d-6. 如果報錯就返回
    e. k增加1
  11. 返回A

仔細查看上面的算法，可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)處理一個全是空位的數(shù)組時，前面步驟都沒有問題。進入第10步的b時，kpresent會報錯，因為空位對應(yīng)的屬性名，對于數(shù)組來說是不存在的，因此就會返回，不會進行后面的步驟。

const arr = [, , ,];
arr.map(n => {
  console.log(n);
  return 1;
}) // [, , ,]

上面代碼中，arr是一個全是空位的數(shù)組，map方法遍歷成員時，發(fā)現(xiàn)是空位，就直接跳過，不會進入回調(diào)函數(shù)。因此，回調(diào)函數(shù)里面的console.log語句根本不會執(zhí)行，整個map方法返回一個全是空位的新數(shù)組。

V8引擎對map方法的實現(xiàn)如下，可以看到跟規(guī)格的算法描述完全一致。

function ArrayMap(f, receiver) {
  CHECK_OBJECT_COERCIBLE(this, "Array.prototype.map");

  // Pull out the length so that modifications to the length in the
  // loop will not affect the looping and side effects are visible.
  var array = TO_OBJECT(this);
  var length = TO_LENGTH_OR_UINT32(array.length);
  return InnerArrayMap(f, receiver, array, length);
}

function InnerArrayMap(f, receiver, array, length) {
  if (!IS_CALLABLE(f)) throw MakeTypeError(kCalledNonCallable, f);

  var accumulator = new InternalArray(length);
  var is_array = IS_ARRAY(array);
  var stepping = DEBUG_IS_STEPPING(f);
  for (var i = 0; i < length; i++) {
    if (HAS_INDEX(array, i, is_array)) {
      var element = array[i];
      // Prepare break slots for debugger step in.
      if (stepping) %DebugPrepareStepInIfStepping(f);
      accumulator[i] = %_Call(f, receiver, element, i, array);
    }
  }
  var result = new GlobalArray();
  %MoveArrayContents(accumulator, result);
  return result;
}
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