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。

术语

ES6 规格使用了一些专门的术语，了解这些术语，可以帮助你读懂规格。本节介绍其中的几个。

抽象操作

所谓”抽象操作“（abstract operations）就是引擎的一些内部方法，外部不能调用。规格定义了一系列的抽象操作，规定了它们的行为，留给各种引擎自己去实现。

举例来说，Boolean(value)的算法，第一步是这样的。

这里的ToBoolean就是一个抽象操作，是引擎内部求出布尔值的算法。

许多函数的算法都会多次用到同样的步骤，所以 ES6 规格将它们抽出来，定义成”抽象操作“，方便描述。

Record 和 field

ES6 规格将键值对（key-value map）的数据结构称为 Record，其中的每一组键值对称为 field。这就是说，一个 Record 由多个 field 组成，而每个 field 都包含一个键名（key）和一个键值（value）。

[[Notation]]

ES6 规格大量使用[[Notation]]这种书写法，比如[[Value]]、[[Writable]]、[[Get]]、[[Set]]等等。它用来指代 field 的键名。

举例来说，obj是一个 Record，它有一个Prototype属性。ES6 规格不会写obj.Prototype，而是写obj.[[Prototype]]。一般来说，使用[[Notation]]这种书写法的属性，都是对象的内部属性。

所有的 JavaScript 函数都有一个内部属性[[Call]]，用来运行该函数。

F.[[Call]](V, argumentsList)

上面代码中，F是一个函数对象，[[Call]]是它的内部方法，F.[[call]]()表示运行该函数，V表示[[Call]]运行时this的值，argumentsList则是调用时传入函数的参数。

Completion Record

每一个语句都会返回一个 Completion Record，表示运行结果。每个 Completion Record 有一个[[Type]]属性，表示运行结果的类型。

[[Type]]属性有五种可能的值。

normal
return
throw
break
continue

如果[[Type]]的值是normal，就称为 normal completion，表示运行正常。其他的值，都称为 abrupt completion。其中，开发者只需要关注[[Type]]为throw的情况，即运行出错；break、continue、return这三个值都只出现在特定场景，可以不用考虑。

抽象操作的标准流程

抽象操作的运行流程，一般是下面这样。

上面的第一步是调用抽象操作AbstractOp()，得到resultCompletionRecord，这是一个 Completion Record。第二步，如果这个 Record 属于 abrupt completion，就将resultCompletionRecord返回给用户。如果此处没有返回，就表示运行结果正常，所得的值存放在resultCompletionRecord.[[Value]]属性。第三步，将这个值记为result。第四步，将result返回给用户。

ES6 规格将这个标准流程，使用简写的方式表达。

这个简写方式里面的ReturnIfAbrupt(result)，就代表了上面的第二步和第三步，即如果有报错，就返回错误，否则取出值。

甚至还有进一步的简写格式。

上面流程的?，就代表AbstractOp()可能会报错。一旦报错，就返回错误，否则取出值。

除了?，ES 6 规格还使用另一个简写符号!。

上面流程的!，代表AbstractOp()不会报错，返回的一定是 normal completion，总是可以取出值。

相等运算符

下面通过一些例子，介绍如何使用这份规格。

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true或false。

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a1和a2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a1与a2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 步中第 2 步时，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;

}