理解 ECMAScript 规范, 第1部分

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在这篇文章里，我们取规范中一个简单的函数并尝试理解他的符号。让我们开始吧！

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前言 #

即使你知道 JavaScript，读它的语言规范, ECMAScript Language specification, or the ECMAScript spec for short，也可能会令人生畏，至少我第一次读它的时候是这样想的。

让我们从一个具体的示例开始，通过阅读规范来理解它。以下代码演示了 Object.prototype.hasOwnProperty 的使用：

const o = { foo: 1 };
o.hasOwnProperty('foo'); // true
o.hasOwnProperty('bar'); // false

在案例中，o 没有 hasOwnProperty 这个属性，所以我们沿着原型链寻找它。我们在 o 的原型链上找到它，也就是 Object.prototype。

为了描述 Object.prototype.hasOwnProperty 是如何工作的，规范使用类似伪代码的描述:

Object.prototype.hasOwnProperty(V)

当使用参数 V 调用 hasOwnProperty 方法时，会采取以下步骤：

  1. Let P be ? ToPropertyKey(V).
  2. Let O be ? ToObject(this value).
  3. Return ? HasOwnProperty(O, P).

然后。。。

HasOwnProperty(O, P)

抽象操作 HasOwnProperty 用于确定对象是否具有带有指定属性的自己的属性。返回一个布尔值。该操作使用参数 O 和 P 进行调用，其中 O 是对象，P 是属性。此抽象操作执行以下步骤：

  1. Assert: Type(O) is Object.
  2. Assert: IsPropertyKey(P) is true.
  3. Let desc be ? O.[[GetOwnProperty]](P).
  4. If desc is undefined, return false.
  5. Return true.

但是什么是 “抽象操作” ？[[]] 里有什么东西？为什么在函数前有一个问号？断言是什么意思？

让我们来看一看！

语言类型和规范类型 #

让我们从看起来熟悉的东西开始。规范上使用 undefined，true 和 false 等值，我们已经从JavaScript中知道这些值。他们都是 语言值, 也是规范中定义的 语言类型 的值。

规范还在内部使用语言值，例如，内部数据类型可能包含一个字段，其可能值为 true 和 false。相反，JavaScript 引擎通常在内部不使用语言值。例如，如果 JavaScript 引擎是用 C++ 编写的，则通常会使用 C++ 的 true 和 false（而不是其 JavaScript 的 true 和 false 的内部表示形式）。

除语言类型外，规范还使用规范类型，这些类型仅在规范中出现，但不在 JavaScript 语言中。JavaScript 引擎不需要（但可以自由）实现它们。在此博客文章中，我们将了解规范类型 Record（及其子类型 Completion Record）。

抽象操作 #

抽象操作 是 ECMAScript 规范中定义的函数；定义它们是为了简洁地编写规范。JavaScript 引擎不必将其作为单独的函数实现在引擎内部。不能在 JavaScript 直接调用它们。

内部插槽和内部方法 #

内部插槽 and 内部方法 使用 [[ ]] 中包含的名称.

内部插槽是 JavaScript 对象或规范类型的数据成员。它们用于存储对象的状态。内部方法是 JavaScript 对象的成员函数。

例如，每个JavaScript对象都有一个内部插槽 [[Prototype]] 和一个内部方法 [[GetOwnProperty]].

我们无法从 JavaScript 中访问内部插槽和方法。例如，您无法访问 o.[[Prototype]] 或者调用 o.[[GetOwnProperty]]()。JavaScript 引擎可以实现它们以供内部使用，但不是必须的。

有时内部方法委托给相似名称的抽象操作，例如在普通对象的 [[GetOwnProperty]] 中：

[[GetOwnProperty]](P)

使用属性 P 调用 O 的 [[GetOwnProperty]] 的内部方法时，将执行以下步骤：

  1. Return ! OrdinaryGetOwnProperty(O, P).

（我们将在下一章中找出感叹号的含义）

OrdinaryGetOwnProperty 不是内部方法，因为它未与任何对象关联；而是将对其进行操作的对象作为参数传递。

因为 OrdinaryGetOwnProperty 只对普通对象对象起作用，所以它被称为 “普通的”。ECMAScript 对象可以是 普通的 或者 奇异的。普通对象必须具有称为 基本内部方法 的一组方法的默认行为。如果某个对象偏离默认行为，则该对象是奇异的。

最著名的奇异对象是 Array，因为其 length 属性的行为方式不是默认的：设置 length 属性可以从 Array 中删除元素。

基本的内部方法在 这里 列出。

Completion records #

问号和感叹号是什么呢？要了解它们，我们需要查看 Completion Records！

Completion Record 是一种规范类型（仅出于规范目的而定义）。JavaScript 引擎不必具有相应的内部数据类型。

Completion Record 是一种 “记录” —— 一种具有一组固定的命名字段的数据类型。一个 Completion Record 包含三个字段：

名称描述
[[Type]]normal，break，continue，return 或 throw 之一。除了 normal 以外的其他类型都是 突然中止.
[[Value]]结束时产生的值，例如，函数的返回值或异常（如果引发了异常）。
[[Target]]用于定向控制转移（与本博客文章无关）

每个抽象操作都隐式返回一个 Completion Record。即使看起来抽象操作会返回一个简单的类型，例如Boolean，它也将被隐式包装为具有 normal 类型的 Completion Record (请参见 Implicit Completion Values).

注1：规范在这方面并不完全一致；有些帮助函数返回裸值，并且其返回值按原样使用，而无需从 Completion Record 中提取值。从上下文中通常可以清楚地看出这一点。

注2：规范的编辑人员正在研究如何使 Completion Record 的处理更加明确.

如果算法引发异常，则意味着返回带有 [[Type]] throw 的 Completion Record，它的 [[Value]] 是一个异常对象的。我们暂且忽略 break，continue 和 return 类型。

ReturnIfAbrupt(argument) 意味着采取以下步骤：

  1. If argument is abrupt, return argument
  2. Set argument to argument.[[Value]].

也就是说，我们检查 Completion Record；如果是突然终止的类型，我们会立即返回。否则，我们从完成记录中提取值。

ReturnIfAbrupt 可能看起来像一个函数调用，但事实并非如此。它会导致返回 ReturnIfAbrupt() 的函数返回，而不是返回 ReturnIfAbrupt 函数本身的函数。它更像是C语言中的宏.

ReturnIfAbrupt 可以这样使用：

  1. Let obj be Foo(). (obj 是一个 Completion Record。)
  2. ReturnIfAbrupt(obj)
  3. Bar(obj). (如果程序能走到这，则 obj 是从 Completion Record 提取出的值。)

问号 的含义：? Foo() 等同于 ReturnIfAbrupt(Foo()).

同样，Let val be ! Foo() 等同于：

  1. Let val be Foo().
  2. Assert: val is not an abrupt completion.
  3. Set val to val.[[Value]].

利用这些知识，我们可以像这样重写 Object.prototype.hasOwnProperty：

Object.prototype.hasOwnProperty(V)

  1. Let P be ToPropertyKey(V).
  2. If P is an abrupt completion, return P
  3. Set P to P.[[Value]]
  4. Let O be ToObject(this value).
  5. If O is an abrupt completion, return O
  6. Set O to O.[[Value]]
  7. Let temp be HasOwnProperty(O, P).
  8. If temp is an abrupt completion, return temp
  9. Let temp be temp.[[Value]]
  10. Return NormalCompletion(temp)

我们可以这样重写 HasOwnProperty：

HasOwnProperty(O, P)

  1. Assert: Type(O) is Object.
  2. Assert: IsPropertyKey(P) is true.
  3. Let desc be O.[[GetOwnProperty]](P).
  4. If desc is an abrupt completion, return desc
  5. Set desc to desc.[[Value]]
  6. If desc is undefined, return NormalCompletion(false).
  7. Return NormalCompletion(true).

我们也可以重写不带感叹号的的内部方法 [[GetOwnProperty]]：

O.[[GetOwnProperty]]

  1. Let temp be OrdinaryGetOwnProperty(O, P).
  2. Assert: temp is not an abrupt completion.
  3. Let temp be temp.[[Value]].
  4. Return NormalCompletion(temp).

在这里，我们假设 temp 是一个全新的临时变量，不会与其他任何冲突。

我们还使用了以下知识：当 return 语句返回除 Completion Record 以外的其他内容时，它隐式包装在 NormalCompletion 中.

换个话题：Return ? Foo() #

规范中使用 Return ? Foo() —— 为什么用问号

Return ? Foo() 展开如下：

  1. Let temp be Foo().
  2. If temp is an abrupt completion, return temp.
  3. Set temp to temp.[[Value]].
  4. Return NormalCompletion(temp).

断言 #

与 Return Foo() 相同；无论是突然终止还是正常终止，其行为方式都相同。

规范中断言了算法的不变条件。为了清楚起见，添加了它们，但没有对实现添加任何要求 —— 实现中不必检查它们。

继续 #

我们已经建立了阅读规范所需的知识，如 Object.prototype.hasOwnProperty 之类的简单方法和诸如 HasOwnProperty 之类的抽象操作。它们仍然会委托到其他抽象操作，但是基于此博客文章，我们应该能够弄清楚它们的作用。我们还将会遇到属性描述符，这是另一种规范类型。

Function call graph starting from Object.prototype.hasOwnProperty

How to Read the ECMAScript Specification: a tutorial which covers much of the material covered in this post, from a slightly different angle.