ECMAScript7规范中的instanceof操作符

2024-02-21 13:14:58

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ECMAScript7规范中的instanceof操作符

本文主要讲解ECMAScript7规范中的instanceof操作符。

预备知识

有名的Symbols

“有名”的Symbols指的是内置的符号，它们定义在Symbol对象上。ECMAScript7中使用了@@name的形式引用这些内置的符号，比如下面会提到的@@hasInstance，其实就是Symbol.hasInstance。

InstanceofOperator(O, C)

O instanceof C在内部会调用InstanceofOperator(O, C)抽象操作，该抽象操作的步骤如下：

  1. 如果C的数据类型不是对象，抛出一个类型错误的异常；
  2. 让instOfHandler等于GetMethod(C, @@hasInstance)，大概语义就是获取对象C的@@hasInstance属性的值；

  3. 如果instOfHandler的值不是undefined，那么：

    1. 返回ToBoolean(? Call(instOfHandler, C, « O »))的结果，大概语义就是执行instOfHandler(O)，然后把调用结果强制转化为布尔类型返回。
  4. 如果C不能被调用，抛出一个类型错误的异常；
  5. 返回OrdinaryHasInstance(C, O)的结果。

OrdinaryHasInstance(C, O)

OrdinaryHasInstance(C, O)抽象操作的步骤如下：

  1. 如果C不能被调用，返回false；

  2. 如果C有内部插槽[[BoundTargetFunction]]，那么：

    1. 让BC等于C的内部插槽[[BoundTargetFunction]]的值；
    2. 返回InstanceofOperator(O, BC)的结果；
  3. 如果O的类型不是对象，返回false；
  4. 让P等于Get(C, "prototype")，大概语义是获取C.prototype的值；
  5. 如果P的数据类型不是对象，抛出一个类型错误的异常；

  6. 重复执行下述步骤：

    1. 让O等于O.[[GetPrototypeOf]]()的结果，大概语义就是获取O的原型对象；
    2. 如果O等于null，返回false；
    3. 如果SameValue(P, O)的结果是true，返回true。

SameValue抽象操作参见JavaScript中的==，===和Object.js()中的Object.is()，Object.is()使用的就是这个抽象操作的结果。

由上述步骤2可知，如果C是一个bind函数，那么会重新在C绑定的目标函数上执行InstanceofOperator(O, BC)操作。

由上述步骤6可知，会重复地获取对象O的原型对象，然后比较该原型对象和C的prototype属性是否相等，直到相等返回true，或者O变为null，也就是遍历完整个原型链，返回false。

Function.prototype[@@hasInstance] (V)

由上面的InstanceofOperator(O, C)抽象操作的步骤2和3可以知道，如果C上面定义或继承了@@ hasInstance属性的话，会调用该属性的值，而不会走到步骤4和5。步骤4和5的目的是为了兼容没有实现@@hasInstance方法的浏览器。如果一个函数没有定义或继承@@hasInstance属性，那么就会使用默认的instanceof的语义，也就是OrdinaryHasInstance(C, O)抽象操作描述的步骤。

ECMAScript7规范中，在Function的prototype属性上定义了@@hasInstance属性。Function.prototype[@@hasInstance](V)的步骤如下：

  1. 让F等于this值；
  2. 返回OrdinaryHasInstance(F, V)的结果。

所以，你可以看到在默认情况下，instanceof的语义是一样的，都是返回OrdinaryHasInstance(F, V)的结果。为什么说默认情况下？因为你可以覆盖Function.prototype[@@hasInstance]方法，去自定义instanceof的行为。

例子

function A () {}
function B () {}

var a = new A
a.__proto__ === A.prototype // true
a.__proto__.__proto__ === Object.prototype // true
a.__proto__.__proto__.__proto__ === null // true

a instanceof A // true
a instanceof B // false

由OrdinaryHasInstance(C, O)的第6步可知：

  • 对于a instanceof A，P是A.prototype，在第一次循环的时候，a的原型对象a._proto__是A.prototype，也就是步骤中的O是A.prototype，所以返回了true；
  • 对于a instanceof B，P是B.prototype，在第一次循环的时候，a的原型对象a._proto__是A.prototype，不等于P；执行第二次循环，此时O是a.__proto__.__proto__，也就是Object.prototype，不等于P；执行第三次循环，此时O是a.__proto__.__proto__.__proto__，也就是null，也就是原型链都遍历完了，所以返回了false。

接着上面的例子：

A.prototype.__proto__ = B.prototype

a.__proto__ === A.prototype // true
a.__proto__.__proto__ === B.prototype // true
a.__proto__.__proto__.__proto__ === Object.prototype // true
a.__proto__.__proto__.__proto__.__proto__ === null // true

a instanceof B // true

在上面的例子中，我们把B.prototype设置成了a的原型链中的一环，这样a instanceof B在OrdinaryHasInstance(C, O)的第6步的第2次循环的时候，返回了true。

由OrdinaryHasInstance(C, O)的第2步，我们知道bind函数的行为和普通函数的行为是不一样的：

function A () {}
var B = A.bind()

B.prototype === undefined // true

var b = new B
b instanceof B // true
b instanceof A // true

由上面的例子可知，B.prototype是undefined。所以，instanceof作用于bind函数的返回结果其实是作用于绑定的目标函数的返回值，和bind函数基本上没有什么关系。

由InstanceofOperator(O, C)步骤2和步骤3可知，我们可以通过@@hasInstance属性来自定义instanceof的行为：

function A () {}
var a = new A
a instanceof A // true

A[Symbol.hasInstance] = function () { return false }
a instanceof A // ?

在chrome浏览器测试了一下，发现还是输出true。然后看了一下ECMAScript6的文档，ECMAScript6文档里面还没有规定可以通过@@hasInstance改变instanceof的行为，所以应该是目前chrome浏览器还没有实现ECMAScript7中的instanceof操作符的行为。

直到有一天看了MDN上Symbol.hasInstance的兼容性部分，发现chrome从51版本就开始支持Symbol.hasInstance了：

class MyArray {  
  static [Symbol.hasInstance](instance) {
    return Array.isArray(instance)
  }
}
console.log([] instanceof MyArray) // true

那么为什么我那样写不行呢？直到我发现：

function A () {}
var fun = function () {return false}
A[Symbol.hasInstance] = fun
A[Symbol.hasInstance] === fun // false
A[Symbol.hasInstance] === Function.prototype[Symbol.hasInstance] // true
A[Symbol.hasInstance] === A.__proto__[Symbol.hasInstance] // true

由上面的代码可知，A[Symbol.hasInstance]并没有赋值成功，而且始终等于Function.prototype[Symbol.hasInstance]，也就是始终等于A的原型上的Symbol.hasInstance方法。那是不是因为原型上的同名方法？

Object.getOwnPropertyDescriptor(Function.prototype, Symbol.hasInstance)
// Object {writable: false, enumerable: false, configurable: false, value: function}

由上面的代码可知，Function.prototype上的Symbol.hasInstance的属性描述符的writable是false，也就是这个属性是只读的，所以在A上面添加Symbol.hasInstance属性失败了。但是为啥没有失败的提示呢？

'use strict'
function A () {}
var fun = function () {return false}
A[Symbol.hasInstance] = fun
// Uncaught TypeError: Cannot assign to read only property 'Symbol(Symbol.hasInstance)' of function 'function A() {}'

错误提示出来了，所以以后还是尽量使用严格模式。非严格模式下有些操作会静默失败，也就是即使操作失败了也不会有任何提示，导致开发人员认为操作成功了。

var a = {}
a[Symbol.hasInstance] = function () {return true}
new Number(3) instanceof a // true

因为可以通过自定义Symbol.hasInstance方法来覆盖默认行为，所以用instanceof操作符判断数据类型并不一定是可靠的。

还有一个问题：为什么上面MDN文档的例子可以成功，我最初的例子就不行呢，目的不都是写一个构造函数，然后在构造函数上添加一个属性吗？
个人分析的结果是：虽然大家都说Class是写构造函数的一个语法糖，但是其实还是和使用function的方式有差别的，就比如上面的例子。使用Class的时候，会直接在构造函数上添加一个静态属性，不会先检查原型链上是否存在同名属性。而使用function的方式的时候，给构造函数添加一个静态方法，相当于给对象赋值，赋值操作会先检查原型链上是否存在同名属性，所以就会有赋值失败的风险。所以，就给构造函数添加Symbol.hasInstance属性来说，Class能做到，使用Function的方式就做不到。

更新于2018/11/20
上面总结到

所以，就给构造函数添加Symbol.hasInstance属性来说，Class能做到，使用Function的方式就做不到。

但是，后来发现给对象添加属性的方法不只是赋值这一种方式，还有一个Object.defineProperty方法：

function A () {}
var a = new A
a instanceof A // true

Object.defineProperty(A, Symbol.hasInstance, {
    value: function () { return false }
})
a instanceof A // false

总结

本文主要讲解ECMAScript7规范中的instanceof操作符，希望大家能有所收获。如果本文有什么错误或者不严谨的地方，欢迎在评论区留言。

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