读懂规格

读懂 ECMAScript 规格

概述

规格文件是计算机语言的官方标准,详细描述语法规则和实现方法。

一般来说,没有必要阅读规格,除非你要写编译器。因为规格写得非常抽象和精炼,又缺乏实例,不容易理解,而且对于解决实际的应用问题,帮助不大。但是,如果你遇到疑难的语法问题,实在找不到答案,这时可以去查看规格文件,了解语言标准是怎么说的。规格是解决问题的“最后一招”。

这对 JavaScript 语言很有必要。因为它的使用场景复杂,语法规则不统一,例外很多,各种运行环境的行为不一致,导致奇怪的语法问题层出不穷,任何语法书都不可能囊括所有情况。查看规格,不失为一种解决语法问题的最可靠、最权威的终极方法。

本章介绍如何读懂 ECMAScript 6 的规格文件。

ECMAScript 6 的规格,可以在 ECMA 国际标准组织的官方网站(www.ecma-international.org/ecma-262/6.0/)免费下载和在线阅读。

这个规格文件相当庞大,一共有 26 章,A4 打印的话,足足有 545 页。它的特点就是规定得非常细致,每一个语法行为、每一个函数的实现都做了详尽的清晰的描述。基本上,编译器作者只要把每一步翻译成代码就可以了。这很大程度上,保证了所有 ES6 实现都有一致的行为。

ECMAScript 6 规格的 26 章之中,第 1 章到第 3 章是对文件本身的介绍,与语言关系不大。第 4 章是对这门语言总体设计的描述,有兴趣的读者可以读一下。第 5 章到第 8 章是语言宏观层面的描述。第 5 章是规格的名词解释和写法的介绍,第 6 章介绍数据类型,第 7 章介绍语言内部用到的抽象操作,第 8 章介绍代码如何运行。第 9 章到第 26 章介绍具体的语法。

对于一般用户来说,除了第 4 章,其他章节都涉及某一方面的细节,不用通读,只要在用到的时候,查阅相关章节即可。下面通过一些例子,介绍如何使用这份规格。

相等运算符

相等运算符(==)是一个很让人头痛的运算符,它的语法行为多变,不符合直觉。这个小节就看看规格怎么规定它的行为。

请看下面这个表达式,请问它的值是多少。

0 == null

如果你不确定答案,或者想知道语言内部怎么处理,就可以去查看规格,7.2.12 小节是对相等运算符(==)的描述。

规格对每一种语法行为的描述,都分成两部分:先是总体的行为描述,然后是实现的算法细节。相等运算符的总体描述,只有一句话。

上面这句话的意思是,相等运算符用于比较两个值,返回truefalse

下面是算法细节。

上面这段算法,一共有 12 步,翻译如下。

由于0的类型是数值,null的类型是 Null(这是规格4.3.13 小节的规定,是内部 Type 运算的结果,跟typeof运算符无关)。因此上面的前 11 步都得不到结果,要到第 12 步才能得到false

0 == null // false

数组的空位

下面再看另一个例子。

const a1 = [undefined, undefined, undefined];
const a2 = [, , ,]; a1.length // 3
a2.length // 3 a1[0] // undefined
a2[0] // undefined a1[0] === a2[0] // true

上面代码中,数组a1的成员是三个undefined,数组a2的成员是三个空位。这两个数组很相似,长度都是 3,每个位置的成员读取出来都是undefined

但是,它们实际上存在重大差异。

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) // [, , ,]

上面代码一共列出了四种运算,数组a1a2的结果都不一样。前三种运算(in运算符、数组的hasOwnProperty方法、Object.keys方法)都说明,数组a2取不到属性名。最后一种运算(数组的map方法)说明,数组a2没有发生遍历。

为什么a1a2成员的行为不一致?数组的成员是undefined或空位,到底有什么不同?

规格的12.2.5 小节《数组的初始化》给出了答案。

翻译如下。

上面的规格说得很清楚,数组的空位会反映在length属性,也就是说空位有自己的位置,但是这个位置的值是未定义,即这个值是不存在的。如果一定要读取,结果就是undefined(因为undefined在 JavaScript 语言中表示不存在)。

这就解释了为什么in运算符、数组的hasOwnProperty方法、Object.keys方法,都取不到空位的属性名。因为这个属性名根本就不存在,规格里面没说要为空位分配属性名(位置索引),只说要为下一个元素的位置索引加 1。

至于为什么数组的map方法会跳过空位,请看下一节。

数组的 map 方法

规格的22.1.3.15 小节定义了数组的map方法。该小节先是总体描述map方法的行为,里面没有提到数组空位。

后面的算法描述是这样的。

翻译如下。

仔细查看上面的算法,可以发现,当处理一个全是空位的数组时,前面步骤都没有问题。进入第 10 步的 b 时,kpresent会报错,因为空位对应的属性名,对于数组来说是不存在的,因此就会返回,不会进行后面的步骤。

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

上面代码中,arr是一个全是空位的数组,map方法遍历成员时,发现是空位,就直接跳过,不会进入回调函数。因此,回调函数里面的console.log语句根本不会执行,整个map方法返回一个全是空位的新数组。

V8 引擎对map方法的实现如下,可以看到跟规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;
}


05-14 19:16