ES6之字符串的扩展

更好的Unicode表示法

在ES6之前,JS的字符串以16位字符编码(UCS-2)为基础。每个16位序列都是一个码元(code unit),用于表示一个字符。字符串所有的属性与方法(像是length属性与charAt()方法)都是基于16位的码元。当然,16位曾经足以容纳任何字符,然而由于Unicode 引入了扩展字符集,这就不再够用了。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。
Unicode 的明确目标是给世界上所有的字符提供全局唯一标识符,而16位的字符长度限制已不能满足这种需求。这些全球唯一标识符被称为代码点( code points ),是从0开始的简单数字。
在ES5中,所有字符串操作都基于16位码元,这表示在处理包含代理对的UTF-16字符时会出现预期外的结果,就像这个例子:

var    text="𠮷" ;

console.log(text.length);//    2
console.log(/^.$/.test(text));//false
console.log(text.charAt(0));//    ""
console.log(text.charAt(1));//    ""
console.log(text.charCodeAt(0));//    55362
console.log(text.charCodeAt(1));//    57271
  • text的长度属性值是2,而不是应有的1。
  • 意图匹配单个字符的正则表达式匹配失败了,因为它认为这里有两个字符。
  • charAt()方法无法返回一个有效的字符,因为这里每16位代码点都不是一个可打印字符。

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

codePointAt()返回一个字符的码点

JavaScript 内部,字符以UTF-16的格式储存,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”(注意,这个字不是“吉祥”的“吉”)的码点是0x20BB7,UTF-16 编码为0xD842 0xDFB7(十进制为55362 57271),需要4个字节储存。对于这种4个字节的字符,JavaScript不能正确处理,字符串长度会误判为2,而且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。它可以在给定字符串中按位置提取Unicode代码点。该方法接受的是码元位置而非字符位置,并返回一个整数值。

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

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。
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。

let 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。

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

判断字符包含了一个还是两个码元,对该字符调用codePointAt()方法就是最简单的方法。可以照下面的函数这么写:

function is32Bit(c) {
  return c.codePointAt(0) > 0xFFFF;
}

is32Bit("𠮷") // true
is32Bit("a") // false

16 位字符的上边界用十六进制表示就是FFFF,因此任何大于该数字的代码点必须用两个码元(共32位)来表示。

String.fromCodePoint()从码点返回对应字符

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)。例如:

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。
当ECMAScript提供了某种方法时,它一般也会给出方法来处理相反的操作。你可以使用codePointAt()来提取字符串内中某个字符的代码点,也可以借助String.fromCodePoint()用给定的代码点来产生包含单个字符的字符串。
可以将String.fromCodePoint()视为String.fromCharCode()的完善版本。两者处理BMP字符时会返回相同结果,只有处理BMP范围之外的字符时才会有差异.

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

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。

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),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。

let 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。

normalize()标准化字符串

Unicode另一个有趣之处是,不同的字符在排序或其它一些比较操作中可能会被认为是相同的。有两种方式可以定义这种关联性:第一种是规范相等(canonical equivalence),意味着两个代码点序列在所有方面都被认为是可互换的。例如,两个字符的组合可以按规范等同于另一个字符。第二种关联性是兼容性(compatibility),两个兼容的代码点序列看起来有差别,但在特定条件下可互换使用。
例如,字符"æ"与双字符的字符串"ae"或许能互换使用,但它们并不严格相等,除非使用某种手段来标准化。

'\u01D1'==='\u004F\u030C' //false

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

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

该方法接受单个可选的字符串参数,用于指示需要使用下列哪种 Unicode 标准形式:

  • 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

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。
只需记住,当比较字符串时,它们必须被标准化为同一种形式。 如果你之前从未担心过Unicode标准化方面的问题,那么可能暂时还不太会用到这个方法。然而若你曾经开发过国际化的应用,你就一定会发现 normalize() 方法非常有用。
将values数组中的字符串转换为一种标准形式,以便让转换后的数组可以被正确排序。

values.sort(function(first,    second)    {
                var    firstNormalized    =    first.normalize(),
                    secondNormalized    =    second.normalize();

                if    (firstNormalized    <    secondNormalized)    {
                                return    -1;
                }    else    if    (firstNormalized    ===    secondNormalized)    {
                                return    0;
                }    else    {
                                return    1;
                }
});

includes(), startsWith(), endsWith() 检查字符串是否在另一字符串中

传统上,JavaScript只有indexOf方法,可以用来确定一个字符串是否包含在另一个字符串中。ES6 又提供了三种新方法。

  • 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原字符串的头部。
  • endsWith():返回布尔值,表示参数字符串是否在原字符串的尾部。
let 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。

let s = 'Hello world!';

s.startsWith('world', 6) // true
s.endsWith('Hello', 5) // true
s.includes('Hello', 6) // false

上面代码表示,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。

repeat()将原字符串重复n次,返回新字符串

ES6还为字符串添加了一个repeat()方法,它接受一个参数作为字符串的重复次数,返回一个将初始字符串重复指定次数的新字符串。例如:

'x'.repeat(3) // "xxx"
'hello'.repeat(2) // "hellohello"
'na'.repeat(0) // ""

参数如果是小数,会被取整。

'na'.repeat(2.9) // "nana"

如果repeat的参数是负数或者Infinity,会报错。

'na'.repeat(Infinity)
// RangeError
'na'.repeat(-1)
// RangeError

但是,如果参数是 0 到-1 之间的小数,则等同于 0,这是因为会先进行取整运算。0 到-1 之间的小数,取整以后等于-0,repeat视同为 0。

'na'.repeat(-0.9) // ""

参数NaN等同于 0。

'na'.repeat(NaN) // ""

如果repeat的参数是字符串,则会先转换成数字。

'na'.repeat('na') // ""
'na'.repeat('3') // "nanana"

此方法比相同目的的其余方法更加方便,在操纵文本时特别有用,尤其是在需要产生缩进的代码格式化工具中,像这样:

//    indent    使用了一定数量的空格
var    indent    =    "    ".repeat(4),
    indentLevel    =    0;

//    每当你增加缩进
var    newIndent    =    indent.repeat(++indentLevel);

第一次调用repeat()创建了一个包含四个空格的字符串,而indentLeve1变量会持续追踪缩进的级别。此后,你可以仅通过增加indentLeve1的值来调用repeat()方法,便可以改变空格数量。

padStart(),padEnd() 字符串补全长度

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'

如果原字符串的长度,等于或大于指定的目标长度,则返回原字符串。

'xxx'.padStart(2, 'ab') // 'xxx'
'xxx'.padEnd(2, 'ab') // 'xxx'

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目标长度,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。

'x'.padStart(4) // '   x'
'x'.padEnd(4) // 'x   '

padStart()的常见用途是为数值补全指定位数。下面代码生成 10 位的数值字符串。

'1'.padStart(10, '0') // "0000000001"
'12'.padStart(10, '0') // "0000000012"
'123456'.padStart(10, '0') // "0000123456"

另一个用途是提示字符串格式。

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

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。
实际上,模板字面量是ES6针对JS直到ES5依然完全缺失的如下功能的回应:

  • 多行字符串:针对多行字符串的形式概念;
  • 基本的字符串格式化:将字符串部分替换为已存在的变量值的能力;
  • HTML转义:能转换字符串以便将其安全插入到HTML中的能力。
// 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
let 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。

let 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。

//ES6之前的权宜之计
var    message    =    "Multiline    \
string";
console.log(message);
/*message字符串打印输出时不会有换行,
因为反斜线被视为续延符号而不是新行的符号。
为了在输出中显示换行,你需要手动包含它:*/
var    message    =    "Multiline    \n\
string";

console.log(message);//    "Multiline
                    //        string"
//模板字符串
//    "Multiline    string"
$('#list').html(`
<ul>
  <li>first</li>
  <li>second</li>
</ul>
`.trim());
let a=`
<ul>
  <li>first</li>
  <li>second</li>
</ul>
`.trim()
/*此代码从第一行开始创建模板字面量,
但在第二行之前并没有包含任何文本。
HTML标签的缩进增强了可读性,
之后再调用trim()方法移除了起始的空行。
*/

模板字符串中嵌入变量,需要将变量名写在${}之中。

function authorize(user, action) {
  if (!user.hasPrivilege(action)) {
    throw new Error(
      // 传统写法为
      // 'User '
      // + user.name
      // + ' is not authorized to do '
      // + action
      // + '.'
      `User ${user.name} is not authorized to do ${action}.`);
  }
}

大括号内部可以放入任意的JavaScript表达式,可以进行运算,以及引用对象属性。

let x = 1;
let y = 2;

`${x} + ${y} = ${x + y}`
// "1 + 2 = 3"

`${x} + ${y * 2} = ${x + y * 2}`
// "1 + 4 = 5"

let obj = {x: 1, y: 2};
`${obj.x + obj.y}`
// "3"

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

如果大括号中的值不是字符串,将按照一般的规则转为字符串。比如,大括号中是一个对象,将默认调用对象的toString方法。
如果模板字符串中的变量没有声明,将报错。

// 变量place没有声明
let msg = `Hello, ${place}`;
// 报错

模板字符串甚至还能嵌套。

const tmpl = addrs => `
  <table>
  ${addrs.map(addr => `
    <tr><td>${addr.first}</td></tr>
    <tr><td>${addr.last}</td></tr>
  `).join('')}
  </table>
`;

const data = [
    { first: '<Jane>', last: 'Bond' },
    { first: 'Lars', last: '<Croft>' },
];

console.log(tmpl(data));
// <table>
//
//   <tr><td><Jane></td></tr>
//   <tr><td>Bond</td></tr>
//
//   <tr><td>Lars</td></tr>
//   <tr><td><Croft></td></tr>
//
// </table>

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!"

标签化模板,函数调用的一种特殊形式

模板字面量真正的力量来源于标签化模板。一个模板标签(template tag)能对模板字面量进行转换并返回最终的字符串值,标签在模板的起始处被指定,即在第一个之前,如下所示:

let    message    =    tag`Hello    world`;

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。

let a = 5;
let b = 10;

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

一个标签(tag)仅是一个函数,它被调用时接收需要处理的模板字面量数据。标签所接收的数据被划分为独立片段,并且必须将它们组合起来以创建结果。第一个参数是个数组,包含被JS解释过的字面量字符串,随后的参数是每个替换位的解释值。
标签函数的参数一般定义为剩余参数形式,以便更容易处理数据,如下:

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

// 等同于

function tag(stringArr, ...values){
  // ...
}

“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。

let message =
  SaferHTML`<p>${sender} has sent you a message.</p>`;

function SaferHTML(templateData) {
  let s = templateData[0];
  for (let i = 1; i < arguments.length; i++) {
    let arg = String(arguments[i]);

    // Escape special characters in the substitution.
    s += arg.replace(/&/g, "&amp;")
            .replace(/</g, "&lt;")
            .replace(/>/g, "&gt;");

    // 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。

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

message
// <p>&lt;script&gt;alert("abc")&lt;/script&gt; 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!"

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。

String.raw()返回模板字面量中的原始值

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}!`;
// 返回 "Hi\\n5!"

String.raw`Hi\u000A!`;
// 返回 "Hi\\u000A!"

如果原字符串的斜杠已经转义,那么String.raw会进行再次转义。

String.raw`Hi\\n`
// 返回 "Hi\\\\n"

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);

为函数,String.raw的代码实现基本如下。

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

  output += strings.raw[index]
  return output;
}
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