理解ECMAScript规范（2）

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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。

原文链接：https://v8.dev/blog/understanding-ecmascript-part-2[1]

要理解规范，可以拿一个我们知道的 JavaScript 特性，看看它是怎么规定的。

注意，本文包含从 2020 年 2 月的 ECMAScript 规范中复制的算法，请以正式规范为准。

我们知道，访问对象的属性需要走查（walk）原型链。如果对象上没有要读的属性，就会沿原型链逐级查找，直到找到这个属性（或者找到一个没有原型的对象）。（这个过程我们可以称其为原型链走查或走查原型链。——译者注）

比如：

const o1 = { foo: 99 };
const o2 = {};
Object.setPrototypeOf(o2, o1);
o2.foo;
// → 99

这种原型走查是在哪里定义的？

最好的起点是对象内部方法[2]。

有两个与查找属性相关的内部方法：[[GetOwnProperty]]和[[Get]]。我们感兴趣的是不限制自有（own）属性的，所以就搜[[Get]]吧。

可是，属性描述符规范类型[3]（Property Descriptor）也有一个字段叫[[Get]]。因此搜索的时候要注意从它们不同的用法来区分。

[[Get]]是一个基本内部方法（essential interal mehtod）。普通对象（ordinary object）都必须实现基本内部方法定义的默认行为。而异质对象（exotic object）则可以定义自己的内部方法[[Get]]，其行为与默认行为不同。本文只涉及普通对象，因而不涉及自定义内部方法。

[[Get]]的默认实现委托到了OrdinaryGet（这是一个抽象操作。——译者注）：

[[Get]] ( P, Receiver ) 在以属性键P和 ECMAScript 语言值Receiver调用O的内部方法[[Get]]时，执行如下步骤：

  1. 返回? OrdinaryGet(O, P, Receiver)。

在调用访问器属性的获取函数（getter）时，Receiver将被用作this值。稍后还会看到。

OrdinaryGet的定义如下：

OrdinaryGet ( O, P, Receiver ) 在以对象O、属性键P和 ECMAScript 语言值Receiver调用抽象操作OrdinaryGet时，将执行以下步骤：

  1. 断言：IsPropertyKey(P)为true；
  2. 令desc为? O.[[GetOwnProperty]](P)；
  3. 若desc为undefined，则 a. 令parent为? O.[[GetPrototypeOf]]()； b. 若parent为null，返回undefined； c. 返回? parent.[[Get]](P, Receiver)；
  4. 若IsDataDescriptor(desc)为true，返回desc.[[Value]]；
  5. 断言：IsAccessorDescriptor(desc)为true；
  6. 令getter为desc.[[Get]]；
  7. 若getter为undefined，返回undefined；
  8. 返回? Call(getter, Receiver)。

原型链走查是在第 3 步定义的：如果上一步没找到同名的自有属性，则调用原型的[[Get]]方法，于是又会委托到OrdinaryGet抽象操作。如果在第一个原型上还没找到属性，则调用它的原型的[[Get]]方法，于是又会委托到OrdinaryGet抽象操作。如此往复，直至找到属性或者遇到一个没有原型的对象。

下面通过分析访问o2.foo的过程来理解这个算法。首先，以o2为O、"foo"为P调用OrdinaryGet。O.[[GetOwnProperty]]("foo")返回undefined，因为o2没有叫"foo"的自有属性。于是就进入第 3 步的分支。在 3.a 中，把parent设置为o2的原型，也就是o1。parent不是null，因此不会在 3.b 返回。在 3.c 中，调用parent的[[Get]]方法，传入"foo"，并返回调用的结果。

parent（o1）是普通对象，因此其[[Get]]方法会再次调用OrdinaryGet。这一次O是o1、P是"foo"。o1有一个叫"foo"的自有属性，因此第 2 步O.[[GetOwnProperty]]("foo")返回相应的属性描述符，并将其保存在desc中。

属性描述符[4]是一种规范类型。数据属性描述符把属性的值直接保存在[[Value]]字段。访问器属性描述符把访问器函数保存在[[Get]]和/或[[Set]]字段。这里与"foo"关联的属性描述符是一个数据属性描述符。

第 2 步保存在desc中的数据属性描述符不是undefined，因此不会走到第 3 步的分支。接着执行第 4 步，因为这个属性描述符是数据属性描述符，所以返回了其[[Value]]字段的值99。这样到第 4 步就结束了。

Receiver是什么？它是从哪来的？

Receiver参数只会在算法第 8 步，即访问器属性的情况下才会用到。在调用访问器属性的获取函数（getter）时，Receiver将被用作this值。

OrdinaryGet在（3.c）递归期间始终如一地传递最初的Receiver，不作修改。下面我们来看看这个Receiver是从哪里来的！

通过搜索调用[[Get]]方法的地方，我们发现一个抽象操作GetValue，它操作的是一个引用。引用是一种规范类型，包含一个基础值（base value）、一个引用名（referenced name）和一个严格引用标志（strict reference flag）。对于o2.foo来讲，基础值是对象o2，引用名是字符串"foo"，而严格引用标志是false（因为示例代码未启用严格模式）。

扩展学习：为什么是引用而不是记录？

引用不是记录，尽管它可以是记录。引用由 3 部分组成，可以对等地用 3 个命名字段来表示。引用不是记录属于历史遗留问题。

说回GetValue

下面看看GetValue的定义：

GetValue ( V )

  1. ReturnIfAbrupt(V)；
  2. 若Type(V)非引用，返回V；
  3. 令base为GetBase(V)；
  4. 若IsUnresolvableReference(V)为true，抛出ReferenceError异常；
  5. 若IsPropertyReference(V)为true，则 a. 若HasPrimitiveBase(V)为true，则 i. 断言：此时，base决非undefined或null； ii. 设base为! ToObject(base)； b. 返回? base.[[Get]](GetReferencedName(V), GetThisValue(V))；
  6. 否则 a. 断言base为环境记录； b. 返回? base.GetBindingValue(GetReferencedName(V), IsStrictReference(V))。

我们例子中的引用是o2.foo，是个属性引用。因此，进入第 5 步。但不会进 5.a，因为base不是原始值[5]（Number、String、Symbol、BigInt、Boolean、Undefined 或 Null）。

然后在 5.b 调用[[Get]]，而Receiver是通过GetThisValue(V)传入的。这里，它就是引用的基础值。

GetThisValue( V )

  1. 断言：IsPropertyReference(V)为true；
  2. 若IsSuperReference(V)为true，则 a. 返回引用V的thisValue组件的值；
  3. 返回GetBase(V)。

对o2.foo而言，不会进入第 2 步，因为它不是一个超类（super）引用（如super.foo），而会进入第 3 步并返回引用的基础值o2。

综上所述，Receiver就是原始引用的基础值，这个值在原型链走查过程中保持不变。如果要找的是一个访问器属性，则在调用获取访问器时以这个Receiver作为this值。

注意，获取函数中的this值引用的是我们想从中获取属性的原始对象，而不是在原型走查时从中找到属性的对象。

看个例子就明白了：

const o1 = { x: 10, get foo() { return this.x; } };
const o2 = { x: 50 };
Object.setPrototypeOf(o2, o1);
o2.foo;
// → 50

这里通过定义获取函数定义了一个访问器属性foo。获取函数返回this.x。

然后，访问o2.foo。你觉得这个获取函数会返回哪个值？

我们发现，调用获取函数时，this值是我们最初尝试从中获取属性的对象，而不是从中找到这个属性的对象。具体说，就是this值是o2，不是o1。可以从返回的是o2.x还是o1.x来判断：返回的是o2.x。

我们通过阅读规范就可以预测这段代码的行为！

访问属性时为什么调用[[Get]]？

规范哪里说在访问属性（如o2.foo）时要调用对象的内部方法[[Get]]了？没错，一定在哪个地方规定了。不要别人说什么就信什么！

我们发现对象内部方法[[Get]]是在抽象操作GetValue中调用的，而GetValue操作的是引用。那又是哪里调用的GetValue呢？

MemberExpression的运行时语义

规范的文法规则定义了语言的语法。运行时语义[6]定义了语法构造的“含义”（如何在运行时对它们求值）。

如果你不熟悉上下文无关文法[7]，那现在应该点开链接去了解一下。

本文后面将深入研究相关文法规则，现在先保持简单。比如，可以忽略产生式中的下标（Yield、Await，等等）。

下面的产生式（production）描述了MemberExpression[8]：

MemberExpression :
    PrimaryExpression
    MemberExpression [ Expression ]
    MemberExpression . IdentifierName
    MemberExpression TemplateLiteral
    SuperProperty
    MetaProperty
    new MemberExpression Arguments

这里有 7 个MemberExpression的产生式。意思是，MemberExpression可以只是一个PrimaryExpression。此外，MemberExpression也可以构建于另一个MemberExpression和Expression的组合：MemberExpression [ Expression ]，如o2['foo']。或者，也可以表现为MemberExpression . IdentifierName，如o2.foo（这是与我们例子相关的产生式）。

产生式MemberExpression: MemberExpression . IdentifierName的运行时语义定义了对它求值时的步骤：

运行时语义：求值 MemberExpression : MemberExpression . IdentifierName[9]

  1. 令baseReference为求值MemberExpression的结果；
  2. 令baseValue为? GetValue(baseReference)；
  3. 若MemberExpression匹配的代码为严格模式代码，令strict为true；否则令strict为false；
  4. 返回? EvaluatePropertyAccessWithIdentifierKey(baseValue, IdentifierName, strict)。

这个算法委托给了抽象操作EvaluatePropertyAccessWithIdentifierKey，因此也要看它的定义：

EvaluatePropertyAccessWithIdentifierKey( baseValue, identifierName, strict ) 抽象操作EvaluatePropertyAccessWithIdentifierKey接收值baseValue、解析结点（Parse Node）identifierName和布尔值strict作为参数，执行以下步骤：

  1. 断言：identifierName为IdentifierName；
  2. 令bv为? RequireObjectCoercible(baseValue)；
  3. 令propertyNameString为identifierName的StringValue；
  4. 返回一个引用，其基础值为bv、引用名为propertyNameString、严格引用标志为strict。

换句话说，EvaluatePropertyAccessWithIdentifierKey构建了一个引用，以提供的baseValue作为基础，以identifierName作为属性名，以strict作为严格模式标志。

最终这个引用被传给了GetValue。规范中调用GetValue的地方有好几处，区别在于最后怎么使用这个引用。

译者附图

上面算法第 2 步调用? GetValue(baseReference)直接返回硬性完成（[[Type]]为"return"，[[Value]]为desc.[[Value]]，然后由运行时语义解包。）

MemberExpression作为参数

实际代码中还可能把属性访问作为参数：

console.log(o2.foo);

此时，相关行为由ArgumentList产生式的运行时语义来定义，这个产生式对参数调用了GetValue：

Runtime Semantics: ArgumentListEvaluation[10] ArgumentList : AssignmentExpression

  1. 令ref为求值AssignmentExpression的结果；
  2. 令arg为? GetValue(ref)；
  3. 返回只含一项arg的列表。

o2.foo看起来不像AssignmentExpression（赋值表达式），但它是，所以才适用这个产生式。要知道为什么，可以看看补充说明：“为什么o2.foo是AssignmentExpression？”[11]。

第 1 步中的AssignmentExpression是o2.foo。而求值o2.foo得到的结果ref就是上面提到的引用。第 2 步在这个引用上调用了GetValue。这样我们就知道了对象的内部方法[[Get]]会被调用，而原型走查也会发生。

小结

本文探讨了规范如何定义语言特性，也就是原型查找，跨越了不同的抽象层，包括触发该特性的语法结构和定义它的算法。

参考资料

[1] https://v8.dev/blog/understanding-ecmascript-part-2: https://v8.dev/blog/understanding-ecmascript-part-2

[2] 对象内部方法: https://tc39.es/ecma262/#sec-object-internal-methods-and-internal-slots

[3] 属性描述符规范类型: https://tc39.es/ecma262/#sec-property-descriptor-specification-type

[4] 属性描述符: https://tc39.es/ecma262/#sec-property-descriptor-specification-type

[5] 原始值: https://v8.dev/blog/react-cliff#javascript-types

[6] 运行时语义: https://tc39.es/ecma262/#sec-runtime-semantics

[7] 上下文无关文法: https://en.wikipedia.org/wiki/Context-free_grammar

[8] MemberExpression: https://tc39.es/ecma262/#prod-MemberExpression

[9] 运行时语义：求值 MemberExpression : MemberExpression . IdentifierName: https://tc39.es/ecma262/#sec-property-accessors-runtime-semantics-evaluation

[10] Runtime Semantics: ArgumentListEvaluation: https://tc39.es/ecma262/#sec-argument-lists-runtime-semantics-argumentlistevaluation

[11] “为什么o2.foo是AssignmentExpression？”: https://v8.dev/blog/extras/understanding-ecmascript-part-2-extra

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