理解 ECMAScript 规范（1）

编者按：本文是由 李松峰 翻译，翻译本文的目的是尝试给出 ECMAScript 规范中核心术语的译法，供同好品评。 本文英文原文：https://v8.dev/blog/understanding-ecmascript-part-1

前言

即便你懂JavaScript，阅读其规范也会让人畏缩。

让我们从一个具体的例子开始，然后通过规范去理解它。下面的代码演示了Object.prototype.hasOwnProperty的用法：

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

o并没有一个叫hasOwnProperty的属性，因此要沿原型链向上查找。于是，在o的原型Object.prototype上找到了它。

为描述Object.prototype.property的工作原理，规范使用了类似伪代码的说明：

Object.prototype.hasOwnProperty(V) 在以参数V调用hasOwnProperty方法时，将执行以下步骤：

1. 令P为? ToPropertyKey(V)；
2. 令O为? ToObject(this值)；
3. 返回? HasOwnProperty(O, P)。

以及

HasOwnProperty(O, P) 抽象操作HasOwnProperty用于确定对象是否有一个以指定属性为键的自有属性。返回布尔值。这个操作以参数O和P调用，其中O是对象，P是属性键。这个抽象操作执行以下步骤。

1. 断言：Type(O)为Object；
2. 断言：IsPropertyKey(P)为true；
3. 令desc为? O.[[GetOwnProperty]](P)；
4. 若desc为undefined，返回false；
5. 返回true。

什么是“抽象操作”？[[]]里面的东西表示什么？为什么把一个?放在函数前面？“断言”又是什么意思？

语言类型与规范类型

规范使用了undefined、true和false这些我们在JavaScript中已经知道的值。这些都是语言值，即规范中定义的语言类型的值。

规范内部也使用语言值，比如某个内部数据类型的字段可能包含true或false。相对而言，JavaScript引擎通常不会在内部使用语言值。例如，如果JavaScript引擎是用C++写的，那通常会使用C++的true和false，而这并不是JavaScript语言值true和false的内部表示。

除了语言类型，规范也有自己的规范类型。规范类型是只存在于规范中的类型，JavaScript语言中不存在。JavaScript引擎不需要（但完全可以）实现它们。本文将介绍规范类型记录（Record）及其子类型完成记录（Completion Record）。

抽象操作

抽象操作是ECMAScript规范定义的函数，定义它们的目的是为了让规范更简洁。JavaScript引擎不必在内部实现这些函数。这些函数不能直接在JavaScript中调用。

内部栏位及内部方法

内部栏位（slot）和内部方法包含在[[]]中。

内部栏位是JavaScript对象或规范类型的数据成员，用于存储对象的状态。内部方法是JavaScript对象的内部成员函数。

比如，每个JavaScript对象都有一个内部栏位[[Prototype]]和一个内部方法[[GetOwnProperty]]。

内部栏位和内部方法不能在JavaScript中使用。换句话说，不能访问o.[[Prototype]]或调用o.[[GetOwnProperty]]()。JavaScript引擎可以为了内部使用实现它们，但不是必需的。

有时候内部方法也会委托到名字类似的抽象操作，比如普通对象（ordinary object）的[[GetOwnProperty]]：

[[GetOwnProperty]](P) 在以属性键P调用内部方法[[GetOwnProperty]]时，将执行以下步骤：

1. 返回! OrdinaryGetOwnProperty(O, P)。

（下一篇文章会介绍这里的叹号表示什么意思。）

OrdinaryGetOwnProperty不是内部方法，因为它不与任何对象关联，而是以接收参数的形式取得要操作的对象。

OrdinaryGetOwnProperty前面的“ordinary”（普通）表示它只操作普通对象。ECMAScript对象要么是普通对象（ordinary），要么是异质对象（exotic）。普通对象必须具有一组被称为基本内部方法（essential internal methods）的方法所定义的默认行为。如果某个对象修改了默认行为（即覆盖或重写了一个或多个基本内部方法。——译者注），那它就是异质对象。

大家最熟悉的Array就是异质对象，因为其length属性的行为与默认行为不同：设置数组的length属性可能会从数组中删除元素。

这里给出了所有基本内部方法（普通对象11个，函数对象2个。——译者注）。

完成记录

前面例子中出现的问号和叹号表示什么意思？要理解它们，需要先理解完成记录（Completion Record）！

完成记录是一种规范类型（只在规范中使用）。JavaScript引擎不需要实现对应的内部数据类型。

完成记录是一种记录类型（Record），而记录具有一组固定的命名字段。完成记录具有以下3个字段。

所有抽象操作都会隐式返回一个完成记录。即便一个抽象操作看起来返回简单类型（如Boolean）的值，这个值也会被隐式包装在一个normal类型（正常完成）的完成记录中返回（参见隐式完成值）。

注1：规范本身在这方面也不是完全一致。有一些辅助函数会返回裸值，而这些值将直接被使用，无需从完成记录中提取。不过这种情况在上下文中通常能够一目了然。

注2：规范编辑也在致力于更显式地处理完成记录。

如果某个算法抛出异常，则意味着返回的完成记录的[[Type]]为throw，[[Value]]为异常对象。我们这里不讨论break、continue和return类型（规范中没有相应的例子，因为这几种类型不能跨函数。——译者注）。

ReturnIfAbrupt(argument)表示执行如下步骤：

1. 若argument为突然完成，返回argument；
2. 设argument为argument.[[Value]]。

换句话说，对于完成记录，如果是突然完成，则立即返回；如果是正常完成，则提取完成记录的值。

ReturnIfAbrupt看起来虽然像函数调用，但它不是。ReturnIfAbrup会导致它所在位置的函数返回，而不是ReturnIfAbrupt本身返回。ReturnIfAbrupt有点像C语言中的宏。

ReturnIfAbrupt可以这样用：

1. 令obj为Foo()；（obj是一个完成记录。）
2. ReturnIfAbrupt(obj)；
3. Bar(obj)。（如果到了这一步，obj已经变成了从完成记录中提取出来的值。）

现在该说到问号了：? Foo()等价于ReturnIfAbrupt(Foo())。显然，使用简写（?）可以省去每次都明确写出错误处理代码的麻烦。

类似地，“令val为! Foo()”等价于：

1. 令val为Foo()；（val是一个完成记录。）
2. 断言：val非突然完成；
3. 设val为val.[[Value]]。

（换句话说，叹号表示从正常完成记录中提取值。——译者注 ）

知道了这些之后，就可以把前面的Object.prototype.hasOwnProperty以完整但冗余的形式重写如下：

Object.prototype.hasOwnProperty(V)

1. 令P为ToPropertyKey(V)；
2. 若P为突然完成，返回P；
3. 设P为P.[[Value]]；
4. 令O为ToObject(this值)；
5. 若O为突然完成，返回O；
6. 设O为O.[[Value]]；
7. 令temp为HasOwnProperty(O, P)；
8. 若temp为突然完成，返回temp；
9. 设temp为temp.[[Value]]；
10. 返回NormalCompletion(temp)。

把抽象操作HasOwnProperty()重写如下：

HasOwnProperty(O, P)

1. 断言：Type(O)为Object；
2. 断言：IsPropertyKey(P)为true；
3. 令desc为O.[[GetOwnProperty]](P)；
4. 若desc为突然完成，返回desc；
5. 设desc为desc.[[Value]]；
6. 若desc为undefined，返回NormalCompletion(false)；
7. 返回NormalCompletion(true)。

进而把内部方法O.[[GetOwnProperty]]以不带叹号的形式重写如下：

O.[[GetOwnProperty]]

1. 令temp为OrdinaryGetOwnProperty(O, P)；
2. 断言：temp非突然完成；
3. 令temp为temp.[[Value]]；
4. 返回NormalCompletion(temp)；

这里假设temp是个新的临时变量，不与任何其他变量冲突。

这里也用到了前面说的当返回语句返回非完成记录时，实际上返回值将被隐式包装在一个NormalCompletion中。

扩展学习：返回? Foo()

规范中使用“返回? Foo()”这种写法，为什么还要加个问号呢？

“返回? Foo()”扩展后是：

1. 令temp为Foo()；
2. 若temp为突然完成，返回temp；
3. 设temp为temp.[[Value]]；
4. 返回NormalCompletion(temp)。

这跟“返回Foo()”完全一样：如果是突然完成，返回突然完成记录；如果是正常完成，返回正常完成记录。

写成“返回Foo()”只是为了编辑方便，为了更明确地表示返回的Foo()是一个完成记录。

断言

规范中的“断言”提示算法中不变的条件。添加这些“断言”是为了明确起见，不要求实现。换句话说，实现不需要检查这些条件。

挑战

抽象操作也会委托给其他抽象操作（见下图），但根据本文的介绍，大家应该能推断出这些操作最终干了什么事。这里面会碰到属性描述符（Property Descriptor），也是一种规范类型。

小结

我们通过规范看到了一个简单的方法Object.prototype.hasOwnProperty和它调用的抽象操作，知道了?和!与错误处理有关，也了解了语言类型、规范类型、内部栏位和内部方法。