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4.字符串的扩展(学习笔记)

4.字符串的扩展(学习笔记)

作者: 我才不是稻草人 | 来源:发表于2017-05-08 20:21 被阅读0次

    所有内容基于阮一峰ECMAScript 6 入门


    ES6加强了对Unicode 的支持,并且扩展了字符串对象。

    1.字符的Unicode 表示法

    JavaScript 允许采用\uxxxx形式表示一个字符,其中xxxx表示字符的 Unicode 码点。

    "\u0061"
    // "a"
    

    这种表示法只限于码点在\u0000~\uFFFF之间的字符。超出这个范围的字符,必须用两个双字节的形式表示。

    "\uD842\uDFB7"
    // "𠮷"
    
    "\u20BB7"
    // " 7"
    

    上面代码表示,如果直接在\u后面跟上超过0xFFFF的数值(比如\u20BB7),JavaScript会理解成\u20BB+7。由于\u20BB是一个不可打印字符,所以只会显示一个空格,后面跟着一个7。
    ES6 对这一点做出了改进,只要将码点放入大括号,就能正确解读该字符。

    "\u{20BB7}"
    // "𠮷"
    
    "\u{41}\u{42}\u{43}"
    // "ABC"
    
    let hello = 123;
    hell\u{6F} // 123
    
    '\u{1F680}' === '\uD83D\uDE80'
    // true
    

    上面代码中,最后一个例子表明,大括号表示法与四字节的 UTF-16 编码是等价的。

    有了这种表示法之后,JavaScript 共有6种方法可以表示一个字符。

    '\z' === 'z'  // true
    '\172' === 'z' // true
    '\x7A' === 'z' // true
    '\u007A' === 'z' // true
    '\u{7A}' === 'z' // true
    

    2.codePointAt()

    JavaScript内部,字符一utf-16的格式存储,每个字符固定为2个字节。对于那些需要4个字节储存的字符(Unicode码点大于0xFFFF的字符),JavaScript会认为它们是两个字符。

    var s = "𠮷";
    
    s.length // 2
    s.charAt(0) // ''
    s.charAt(1) // ''
    s.charCodeAt(0) // 55362
    s.charCodeAt(1) // 57271
    

    上面代码中,汉字’𠮷‘的码点是0x20BB7,utf-16编码为0xD842 0xDFB7(十进制为55362 57271),需要四个字节储存。charAt方法无法读取整个字符,charCodeAt方法只能分别返回前两个字节和后两个字节的值。
    ES6提供了codePointAt方法,能够正确处理4个字节储存的字符,返回一个字符的码点。

    ar s = '𠮷a';
    
    s.codePointAt(0) // 134071
    s.codePointAt(1) // 57271
    
    s.codePointAt(2) // 97
    

    codePointAt方法的参数,是字符在字符串中的位置(从0开始)。上面代码中,JavaScript将“𠮷a”视为三个字符,codePointAt方法在第一个字符上,正确地识别了“𠮷”,返回了它的十进制码点134071(即十六进制的20BB7)。在第二个字符(即“𠮷”的后两个字节)和第三个字符“a”上,codePointAt方法的结果与charCodeAt方法相同。

    总之,codePointAt方法会正确返回32位的UTF-16字符的码点。对于那些两个字节储存的常规字符,它的返回结果与charCodeAt方法相同。

    codePointAt方法返回的是码点的十进制值,如果想要十六进制的值,可以使用toString方法转换一下。

    var s = '𠮷a';
    
    s.codePointAt(0).toString(16) // "20bb7"
    s.codePointAt(2).toString(16) // "61"
    

    你可能注意到了,codePointAt方法的参数,仍然是不正确的。比如,上面代码中,字符a在字符串s的正确位置序号应该是1,但是必须向codePointAt方法传入2。解决这个问题的一个办法是使用for...of循环,因为它会正确识别32位的UTF-16字符。

    var s = '𠮷a';
    for (let ch of s) {
      console.log(ch.codePointAt(0).toString(16));
    }
    // 20bb7
    // 61
    

    codePointAt方法是测试一个字符由两个字节还是由四个字节组成的最简单方法。

    function is32Bit(c) {
      return c.codePointAt(0) > 0xFFFF;
    }
    
    is32Bit("𠮷") // true
    is32Bit("a") // false
    

    3.String.fromCodePoint()

    ES5提供String.fromCharCode方法,用于从码点返回对应字符,但是这个方法不能识别32位的UTF-16字符(Unicode编号大于0xFFFF)。

    String.fromCharCode(0x20BB7)
    // "ஷ"
    

    上面代码中,String.fromCharCode不能识别大于0xFFFF的码点,所以0x20BB7就发生了溢出,最高位2被舍弃了,最后返回码点U+0BB7对应的字符,而不是码点U+20BB7对应的字符。

    ES6提供了String.fromCodePoint方法,可以识别大于0xFFFF的字符,弥补了String.fromCharCode方法的不足。在作用上,正好与codePointAt方法相反。

    String.fromCodePoint(0x20BB7)
    // "𠮷"
    String.fromCodePoint(0x78, 0x1f680, 0x79) === 'x\uD83D\uDE80y'
    // true
    

    上面代码中,如果String.fromCodePoint方法有多个参数,则它们会被合并成一个字符串返回。

    注意,fromCodePoint方法定义在String对象上,而codePointAt方法定义在字符串的实例对象上。


    4.字符串的遍历器接口

    ES6为字符串添加了遍历器接口(详见《Iterator》一章),使得字符串可以被for...of循环遍历。

    for (let codePoint of 'foo') {
      console.log(codePoint)
    }
    // "f"
    // "o"
    // "o"
    

    除了遍历字符串,这个遍历器最大的优点是可以识别大于0xFFFF的码点,传统的for循环无法识别这样的码点。

    var text = String.fromCodePoint(0x20BB7);
    
    for (let i = 0; i < text.length; i++) {
      console.log(text[i]);
    }
    // " "
    // " "
    
    for (let i of text) {
      console.log(i);
    }
    // "𠮷"
    

    上面代码中,字符串text只有一个字符,但是for循环会认为它包含两个字符(都不可打印),而for...of循环会正确识别出这一个字符。


    5.at

    ES5对字符串对象提供charAt方法,返回字符串给定位置的字符。该方法不能识别码点大于0xFFFF的字符。

    'abc'.charAt(0) // "a"
    '𠮷'.charAt(0) // "\uD842"
    

    上面代码中,charAt方法返回的是UTF-16编码的第一个字节,实际上是无法显示的。

    目前,有一个提案,提出字符串实例的at方法,可以识别Unicode编号大于0xFFFF的字符,返回正确的字符。

    'abc'.at(0) // "a"
    '𠮷'.at(0) // "𠮷"
    

    这个方法可以通过垫片库实现。


    6.normalize()

    许多欧洲语言有语调符号和重音符号。为了表示它们,Unicode提供了两种方法。一种是直接提供带重音符号的字符,比如Ǒ(\u01D1)。另一种是提供合成符号(combining character),即原字符与重音符号的合成,两个字符合成一个字符,比如O(\u004F)和ˇ(\u030C)合成Ǒ(\u004F\u030C)。

    这两种表示方法,在视觉和语义上都等价,但是JavaScript不能识别。

    '\u01D1'==='\u004F\u030C' //false
    
    '\u01D1'.length // 1
    '\u004F\u030C'.length // 2
    

    上面代码表示,JavaScript将合成字符视为两个字符,导致两种表示方法不相等。

    ES6提供字符串实例的normalize()方法,用来将字符的不同表示方法统一为同样的形式,这称为Unicode正规化。

    '\u01D1'.normalize() === '\u004F\u030C'.normalize()
    // true
    

    normalize方法可以接受一个参数来指定normalize的方式,参数的四个可选值如下。

    NFC,默认参数,表示“标准等价合成”(Normalization Form Canonical Composition),返回多个简单字符的合成字符。所谓“标准等价”指的是视觉和语义上的等价。
    NFD,表示“标准等价分解”(Normalization Form Canonical Decomposition),即在标准等价的前提下,返回合成字符分解的多个简单字符。
    NFKC,表示“兼容等价合成”(Normalization Form Compatibility Composition),返回合成字符。所谓“兼容等价”指的是语义上存在等价,但视觉上不等价,比如“囍”和“喜喜”。(这只是用来举例,normalize方法不能识别中文。)
    NFKD,表示“兼容等价分解”(Normalization Form Compatibility Decomposition),即在兼容等价的前提下,返回合成字符分解的多个简单字符。

    '\u004F\u030C'.normalize('NFC').length // 1
    '\u004F\u030C'.normalize('NFD').length // 2
    

    上面代码表示,NFC参数返回字符的合成形式,NFD参数返回字符的分解形式。

    不过,normalize方法目前不能识别三个或三个以上字符的合成。这种情况下,还是只能使用正则表达式,通过Unicode编号区间判断。

    7.includes(),startWith(),endsWith()

    includes():返回布尔值,表示是否找到了参数字符串。
    startsWith():返回布尔值,表示参数字符串是否在源字符串的头部。
    endsWith():返回布尔值,表示参数字符串是否在源字符串的尾部。

    var s = 'Hello world!';
    
    s.startsWith('Hello') // true
    s.endsWith('!') // true
    s.includes('o') // true
    

    这三个方法都支持第二个参数,表示开始搜索的位置。
    使用第二个参数n时,endsWith的行为与其他两个方法有所不同。它针对前n个字符,而其他两个方法针对从第n个位置直到字符串结束。


    8.repeat()

    repeat方法返回一个新字符串,表示将原字符串重复n次。

    'x'.repeat(3) // "xxx"
    'hello'.repeat(2) // "hellohello"
    'na'.repeat(0) // ""
    'na'.repeat(2.9) // "nana"
    'na'.repeat(Infinity)
    // RangeError
    'na'.repeat(-1)
    // RangeError
    'na'.repeat(-0.9) // ""
    'na'.repeat(NaN) // ""
    'na'.repeat('na') // ""
    'na'.repeat('3') // "nanana"
    

    9.padStart(),padEnd()

    ES2017 引入了字符串补全长度的功能。如果某个字符串不够指定长度,会在头部或尾部补全。padStart()用于头部补全,padEnd()用于尾部补全。

    'x'.padStart(5, 'ab') // 'ababx'
    'x'.padStart(4, 'ab') // 'abax'
    
    'x'.padEnd(5, 'ab') // 'xabab'
    'x'.padEnd(4, 'ab') // 'xaba'
    

    上面代码中,padStart和padEnd一共接受两个参数,第一个参数用来指定字符串的最小长度,第二个参数是用来补全的字符串。
    如果原字符串的长度,等于或大于指定的最小长度,则返回原字符串。
    如果用来补全的字符串与原字符串,两者的长度之和超过了指定的最小长度,则会截去超出位数的补全字符串。

    'abc'.padStart(10, '0123456789')
    // '0123456abc'
    

    如果省略第二个参数,默认使用空格补全长度。

    '12'.padStart(10, 'YYYY-MM-DD') // "YYYY-MM-12"
    '09-12'.padStart(10, 'YYYY-MM-DD') // "YYYY-09-12"
    

    10.模板字符串

    模板字符串(template string)是增强版的字符串,用反引号(`)标识。它可以当作普通字符串使用,也可以用来定义多行字符串,或者在字符串中嵌入变量。

    // 普通字符串
    `In JavaScript '\n' is a line-feed.`
    
    // 多行字符串
    `In JavaScript this is
     not legal.`
    
    console.log(`string text line 1
    string text line 2`);
    
    // 字符串中嵌入变量
    var name = "Bob", time = "today";
    `Hello ${name}, how are you ${time}?`
    

    上面代码中的模板字符串,都是用反引号表示。如果在模板字符串中需要使用反引号,则前面要用反斜杠转义。

    var greeting = `\`Yo\` World!`;
    

    如果使用模板字符串表示多行字符串,所有的空格和缩进都会被保留在输出之中。

    $('#list').html(`
    <ul>
      <li>first</li>
      <li>second</li>
    </ul>
    `);
    

    上面代码中,所有模板字符串的空格和换行,都是被保留的,比如<ul>标签前面会有一个换行。如果你不想要这个换行,可以使用trim方法消除它。

    $('#list').html(`
    <ul>
      <li>first</li>
      <li>second</li>
    </ul>
    `.trim());
    

    模板字符串中嵌入变量,需要将变量名写在${}之中。
    模板字符串之中还能调用函数。

    function fn() {
      return "Hello World";
    }
    
    `foo ${fn()} bar`
    // foo Hello World bar
    

    如果需要引用模板字符串本身,在需要时执行,可以像下面这样写。

    // 写法一
    let str = 'return ' + '`Hello ${name}!`';
    let func = new Function('name', str);
    func('Jack') // "Hello Jack!"
    
    // 写法二
    let str = '(name) => `Hello ${name}!`';
    let func = eval.call(null, str);
    func('Jack') // "Hello Jack!"
    
    

    11.实例:模板编译

    下面,我们来看一个通过模板字符串,生成正式模板的实例。

    var template = `
    <ul>
      <% for(var i=0; i < data.supplies.length; i++) { %>
        <li><%= data.supplies[i] %></li>
      <% } %>
    </ul>
    `;
    

    上面代码在模板字符串之中,放置了一个常规模板。该模板使用<%...%>放置JavaScript代码,使用<%= ... %>输出JavaScript表达式。

    怎么编译这个模板字符串呢?

    一种思路是将其转换为JavaScript表达式字符串。

    echo('<ul>');
    for(var i=0; i < data.supplies.length; i++) {
      echo('<li>');
      echo(data.supplies[i]);
      echo('</li>');
    };
    echo('</ul>');
    

    这个转换使用正则表达式就行了。

    var evalExpr = /<%=(.+?)%>/g;
    var expr = /<%([\s\S]+?)%>/g;
    
    template = template
      .replace(evalExpr, '`); \n  echo( $1 ); \n  echo(`')
      .replace(expr, '`); \n $1 \n  echo(`');
    
    template = 'echo(`' + template + '`);';
    

    然后,将template封装在一个函数里面返回,就可以了。

    var script =
    `(function parse(data){
      var output = "";
    
      function echo(html){
        output += html;
      }
    
      ${ template }
    
      return output;
    })`;
    
    return script;
    

    将上面的内容拼装成一个模板编译函数compile。

    function compile(template){
      var evalExpr = /<%=(.+?)%>/g;
      var expr = /<%([\s\S]+?)%>/g;
    
      template = template
        .replace(evalExpr, '`); \n  echo( $1 ); \n  echo(`')
        .replace(expr, '`); \n $1 \n  echo(`');
    
      template = 'echo(`' + template + '`);';
    
      var script =
      `(function parse(data){
        var output = "";
    
        function echo(html){
          output += html;
        }
    
        ${ template }
    
        return output;
      })`;
    
      return script;
    }
    

    compile函数的用法如下。

    var parse = eval(compile(template));
    div.innerHTML = parse({ supplies: [ "broom", "mop", "cleaner" ] });
    //   <ul>
    //     <li>broom</li>
    //     <li>mop</li>
    //     <li>cleaner</li>
    //   </ul>
    

    12.标签模板

    模板字符串的功能,不仅仅是上面这些。它可以紧跟在一个函数名后面,该函数将被调用来处理这个模板字符串。这被称为“标签模板”功能(tagged template)。

    alert`123`
    // 等同于
    alert(123)
    

    标签模板其实不是模板,而是函数调用的一种特殊形式。“标签”指的就是函数,紧跟在后面的模板字符串就是它的参数。

    但是,如果模板字符里面有变量,就不是简单的调用了,而是会将模板字符串先处理成多个参数,再调用函数。

    var a = 5;
    var b = 10;
    
    tag`Hello ${ a + b } world ${ a * b }`;
    // 等同于
    tag(['Hello ', ' world ', ''], 15, 50);
    

    上面代码中,模板字符串前面有一个标识名tag,它是一个函数。整个表达式的返回值,就是tag函数处理模板字符串后的返回值。

    函数tag依次会接收到多个参数。

    function tag(stringArr, value1, value2){
      // ...
    }
    
    // 等同于
    
    function tag(stringArr, ...values){
      // ...
    }
    

    tag函数的第一个参数是一个数组,该数组的成员是模板字符串中那些没有变量替换的部分,也就是说,变量替换只发生在数组的第一个成员与第二个成员之间、第二个成员与第三个成员之间,以此类推。

    tag函数的其他参数,都是模板字符串各个变量被替换后的值。由于本例中,模板字符串含有两个变量,因此tag会接受到value1和value2两个参数。

    tag函数所有参数的实际值如下。

    第一个参数:['Hello ', ' world ', '']
    第二个参数: 15
    第三个参数:50
    也就是说,tag函数实际上以下面的形式调用。

    tag(['Hello ', ' world ', ''], 15, 50)
    

    我们可以按照需要编写tag函数的代码。下面是tag函数的一种写法,以及运行结果。

    var a = 5;
    var b = 10;
    
    function tag(s, v1, v2) {
      console.log(s[0]);
      console.log(s[1]);
      console.log(s[2]);
      console.log(v1);
      console.log(v2);
    
      return "OK";
    }
    
    tag`Hello ${ a + b } world ${ a * b}`;
    // "Hello "
    // " world "
    // ""
    // 15
    // 50
    // "OK"
    

    下面是一个更复杂的例子。

    var total = 30;
    var msg = passthru`The total is ${total} (${total*1.05} with tax)`;
    
    function passthru(literals) {
      var result = '';
      var i = 0;
    
      while (i < literals.length) {
        result += literals[i++];
        if (i < arguments.length) {
          result += arguments[i];
        }
      }
    
      return result;
    }
    
    msg // "The total is 30 (31.5 with tax)"
    

    上面这个例子展示了,如何将各个参数按照原来的位置拼合回去。

    passthru函数采用rest参数的写法如下。

    function passthru(literals, ...values) {
      var output = "";
      for (var index = 0; index < values.length; index++) {
        output += literals[index] + values[index];
      }
    
      output += literals[index]
      return output;
    }
    

    “标签模板”的一个重要应用,就是过滤HTML字符串,防止用户输入恶意内容。

    var message =
      SaferHTML`<p>${sender} has sent you a message.</p>`;
    
    function SaferHTML(templateData) {
      var s = templateData[0];
      for (var i = 1; i < arguments.length; i++) {
        var arg = String(arguments[i]);
    
        // Escape special characters in the substitution.
        s += arg.replace(/&/g, "&")
                .replace(/</g, "<")
                .replace(/>/g, ">");
    
        // Don't escape special characters in the template.
        s += templateData[i];
      }
      return s;
    }
    

    上面代码中,sender变量往往是用户提供的,经过SaferHTML函数处理,里面的特殊字符都会被转义。

    var sender = '<script>alert("abc")</script>'; // 恶意代码
    var message = SaferHTML`<p>${sender} has sent you a message.</p>`;
    
    message
    // <p><script>alert("abc")</script> has sent you a message.</p>
    

    标签模板的另一个应用,就是多语言转换(国际化处理)。

    i18n`Welcome to ${siteName}, you are visitor number ${visitorNumber}!`
    // "欢迎访问xxx,您是第xxxx位访问者!"
    

    模板字符串本身并不能取代Mustache之类的模板库,因为没有条件判断和循环处理功能,但是通过标签函数,你可以自己添加这些功能。

    // 下面的hashTemplate函数
    // 是一个自定义的模板处理函数
    var libraryHtml = hashTemplate`
      <ul>
        #for book in ${myBooks}
          <li><i>#{book.title}</i> by #{book.author}</li>
        #end
      </ul>
    `;
    

    除此之外,你甚至可以使用标签模板,在JavaScript语言之中嵌入其他语言。

    jsx`
      <div>
        <input
          ref='input'
          onChange='${this.handleChange}'
          defaultValue='${this.state.value}' />
          ${this.state.value}
       </div>
    `
    

    上面的代码通过jsx
    函数,将一个DOM字符串转为React对象。你可以在Github找到jsx
    函数的具体实现
    下面则是一个假想的例子,通过java函数,在JavaScript代码之中运行Java代码。

    java`
    class HelloWorldApp {
      public static void main(String[] args) {
        System.out.println(“Hello World!”); // Display the string.
      }
    }
    `
    HelloWorldApp.main();
    

    模板处理函数的第一个参数(模板字符串数组),还有一个raw属性。

    console.log`123`
    // ["123", raw: Array[1]]
    

    上面代码中,console.log接受的参数,实际上是一个数组。该数组有一个raw属性,保存的是转义后的原字符串。

    请看下面的例子。

    tag`First line\nSecond line`
    
    function tag(strings) {
      console.log(strings.raw[0]);
      // "First line\\nSecond line"
    }
    

    上面代码中,tag函数的第一个参数strings,有一个raw属性,也指向一个数组。该数组的成员与strings数组完全一致。比如,strings数组是["First line\nSecond line"],那么strings.raw数组就是["First line\nSecond line"]。两者唯一的区别,就是字符串里面的斜杠都被转义了。比如,strings.raw数组会将\n视为\和n两个字符,而不是换行符。这是为了方便取得转义之前的原始模板而设计的。


    13.String。raw()
    ES6还为原生的String对象,提供了一个raw方法。

    String.raw方法,往往用来充当模板字符串的处理函数,返回一个斜杠都被转义(即斜杠前面再加一个斜杠)的字符串,对应于替换变量后的模板字符串。

    String.raw`Hi\n${2+3}!`;
    // "Hi\\n5!"
    
    String.raw`Hi\u000A!`;
    // 'Hi\\u000A!'
    

    如果原字符串的斜杠已经转义,那么String.raw不会做任何处理。

    String.raw`Hi\\n`
    // "Hi\\n"
    

    String.raw的代码基本如下。

    String.raw = function (strings, ...values) {
      var output = "";
      for (var index = 0; index < values.length; index++) {
        output += strings.raw[index] + values[index];
      }
    
      output += strings.raw[index]
      return output;
    }
    

    String.raw方法可以作为处理模板字符串的基本方法,它会将所有变量替换,而且对斜杠进行转义,方便下一步作为字符串来使用。

    String.raw方法也可以作为正常的函数使用。这时,它的第一个参数,应该是一个具有raw属性的对象,且raw属性的值应该是一个数组。

    String.raw({ raw: 'test' }, 0, 1, 2);
    // 't0e1s2t'
    
    // 等同于
    String.raw({ raw: ['t','e','s','t'] }, 0, 1, 2);
    

    14.模板字符串的限制

    前面提到标签模板里面,可以内嵌其他语言。但是,模板字符串默认会将字符串转义,因此导致了无法嵌入其他语言。

    举例来说,在标签模板里面可以嵌入Latex语言。

    function latex(strings) {
      // ...
    }
    
    let document = latex`
    \newcommand{\fun}{\textbf{Fun!}}  // 正常工作
    \newcommand{\unicode}{\textbf{Unicode!}} // 报错
    \newcommand{\xerxes}{\textbf{King!}} // 报错
    
    Breve over the h goes \u{h}ere // 报错
    `
    

    上面代码中,变量document
    内嵌的模板字符串,对于Latex语言来说完全是合法的,但是JavaScript引擎会报错。原因就在于字符串的转义。
    模板字符串会将\u00FF
    和\u{42}
    当作Unicode字符进行转义,所以\unicode
    解析时报错;而\x56
    会被当作十六进制字符串转义,所以\xerxes
    会报错。
    为了解决这个问题,现在有一个提案,放松对标签模板里面的字符串转义的限制。如果遇到不合法的字符串转义,就返回undefined
    ,而不是报错,并且从raw
    属性上面可以得到原始字符串。

    function tag(strs) {
      strs[0] === undefined
      strs.raw[0] === "\\unicode and \\u{55}";
    }
    tag`\unicode and \u{55}`
    

    上面代码中,模板字符串原本是应该报错的,但是由于放松了对字符串转义的限制,所以不报错了,JavaScript引擎将第一个字符设置为undefined,但是raw属性依然可以得到原始字符串,因此tag函数还是可以对原字符串进行处理。

    注意,这种对字符串转义的放松,只在标签模板解析字符串时生效,不是标签模板的场合,依然会报错。

    let bad = `bad escape sequence: \unicode`; // 报错
    

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