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instanceof 运算符深入剖析

2018.05.14 17:48字数 6600阅读 159喜欢 0评论 0

instanceof 运算符简介

在 JavaScript 中,判断一个变量的类型尝尝会用 typeof 运算符,在使用 typeof 运算符时采用引用类型存储值会出现一个问题,无论引用的是什么类型的对象,它都返回 "object"。ECMAScript 引入了另一个 Java 运算符 instanceof 来解决这个问题。instanceof 运算符与 typeof 运算符相似,用于识别正在处理的对象的类型。与 typeof 方法不同的是,instanceof 方法要求开发者明确地确认对象为某特定类型。

例如:

清单 1. instanceof 示例

var oStringObject = new String("hello world"); 
console.log(oStringObject instanceof String);   // 输出 "true"

这段代码问的是“变量 oStringObject 是否为 String 对象的实例?”oStringObject 的确是 String 对象的实例,因此结果是"true"。尽管不像 typeof 方法那样灵活,但是在 typeof 方法返回 "object" 的情况下,instanceof 方法还是很有用的。

instanceof 运算符的常规用法
通常来讲,使用 instanceof 就是判断一个实例是否属于某种类型。例如:

清单 2. instanceof 常规用法

// 判断 foo 是否是 Foo 类的实例
function Foo(){} 
var foo = new Foo(); 
console.log(foo instanceof Foo)//true

另外,更重的一点是 instanceof 可以在继承关系中用来判断一个实例是否属于它的父类型。例如:

清单 3. instanceof 在继承中关系中的用法

// 判断 foo 是否是 Foo 类的实例 , 并且是否是其父类型的实例
function Aoo(){} 
function Foo(){} 
Foo.prototype = new Aoo();//JavaScript 原型继承

var foo = new Foo(); 
console.log(foo instanceof Foo)//true 
console.log(foo instanceof Aoo)//true

上面的代码中是判断了一层继承关系中的父类,在多层继承关系中,instanceof 运算符同样适用。

你真的了解 instanceof 操作符吗?
看了上面的代码示例,是不是觉得 instanceof 操作符很简单,下面来看点复杂的用法。

清单 4. instanceof 复杂用法

console.log(Object instanceof Object);//true 
console.log(Function instanceof Function);//true 
console.log(Number instanceof Number);//false 
console.log(String instanceof String);//false 

console.log(Function instanceof Object);//true 

console.log(Foo instanceof Function);//true 
console.log(Foo instanceof Foo);//false

看了上面的代码是不是又晕头转向了?为什么 Object 和 Function instanceof 自己等于 true,而其他类 instanceof 自己却又不等于 true 呢?如何解释?要想从根本上了解 instanceof 的奥秘,需要从两个方面着手:1,语言规范中是如何定义这个运算符的。2,JavaScript 原型继承机制。

详细剖析 ECMAScript-262 edition 3 中 instanceof 运算符的定义
语言规范对中 instanceof 运算符的定义如下:

清单 5. 规范中 instanceof 运算符定义

11.8.6 The instanceof operator 
 The production RelationalExpression: 
     RelationalExpression instanceof ShiftExpression is evaluated as follows: 

 1. Evaluate RelationalExpression. 
 2. Call GetValue(Result(1)).// 调用 GetValue 方法得到 Result(1) 的值,设为 Result(2) 
 3. Evaluate ShiftExpression. 
 4. Call GetValue(Result(3)).// 同理,这里设为 Result(4) 
 5. If Result(4) is not an object, throw a TypeError exception.// 如果 Result(4) 不是 object,
                                                                //抛出异常
 /* 如果 Result(4) 没有 [[HasInstance]] 方法,抛出异常。规范中的所有 [[...]] 方法或者属性都是内部的,
在 JavaScript 中不能直接使用。并且规范中说明,只有 Function 对象实现了 [[HasInstance]] 方法。
所以这里可以简单的理解为:如果 Result(4) 不是 Function 对象,抛出异常 */ 
 6. If Result(4) does not have a [[HasInstance]] method, 
   throw a TypeError exception. 
 // 相当于这样调用:Result(4).[[HasInstance]](Result(2)) 
 7. Call the [[HasInstance]] method of Result(4) with parameter Result(2). 
 8. Return Result(7). 

 // 相关的 HasInstance 方法定义
 15.3.5.3 [[HasInstance]] (V) 
 Assume F is a Function object.// 这里 F 就是上面的 Result(4),V 是 Result(2) 
 When the [[HasInstance]] method of F is called with value V, 
     the following steps are taken: 
 1. If V is not an object, return false.// 如果 V 不是 object,直接返回 false 
 2. Call the [[Get]] method of F with property name "prototype".// 用 [[Get]] 方法取 
                                                                // F 的 prototype 属性
 3. Let O be Result(2).//O = F.[[Get]]("prototype") 
 4. If O is not an object, throw a TypeError exception. 
 5. Let V be the value of the [[Prototype]] property of V.//V = V.[[Prototype]] 
 6. If V is null, return false. 
 // 这里是关键,如果 O 和 V 引用的是同一个对象,则返回 true;否则,到 Step 8 返回 Step 5 继续循环
 7. If O and V refer to the same object or if they refer to objects 
   joined to each other (section 13.1.2), return true. 
 8. Go to step 5.

上面的规范定义很晦涩,而且看起来比较复杂,涉及到很多概念,但把这段规范翻译成 JavaScript 代码却很简单,如下:

清单 6. JavaScript instanceof 运算符代码

function instance_of(L, R) {//L 表示左表达式,R 表示右表达式
 var O = R.prototype;// 取 R 的显示原型
 L = L.__proto__;// 取 L 的隐式原型
 while (true) { 
   if (L === null) 
     return false; 
   if (O === L)// 这里重点:当 O 严格等于 L 时,返回 true 
     return true; 
   L = L.__proto__; 
 } 
}

JavaScript 原型继承机制
由于本文主要集中在剖析 JavaScript instanceof 运算符,所以对于 JavaScript 的原型继承机制不再做详细的讲解,下面参考来自 http://www.mollypages.org/misc/js.mp 的一张图片,此图片详细的描述了 JavaScript 各种对象的显示和隐式原型链结构。

由其本文涉及显示原型和隐式原型,所以下面对这两个概念作一下简单说明。在 JavaScript 原型继承结构里面,规范中用 [[Prototype]] 表示对象隐式的原型,在 JavaScript 中用 proto 表示,并且在 Firefox 和 Chrome 浏览器中是可以访问得到这个属性的,但是 IE 下不行。所有 JavaScript 对象都有 proto 属性,但只有 Object.prototype.proto 为 null,前提是没有在 Firefox 或者 Chrome 下修改过这个属性。这个属性指向它的原型对象。 至于显示的原型,在 JavaScript 里用 prototype 属性表示,这个是 JavaScript 原型继承的基础知识,在这里就不在叙述了。

图 1. JavaScript 原型链

JavaScript 原型链
讲解 instanceof 复杂用法
有了上面 instanceof 运算符的 JavaScript 代码和原型继承图,再来理解 instanceof 运算符将易如反掌。下面将详细讲解 Object instanceof Object,Function instanceof Function 和 Foo instanceof Foo 三个示例,其它示例读者可自行推演。

清单 7. Object instanceof Object

// 为了方便表述,首先区分左侧表达式和右侧表达式
ObjectL = Object, ObjectR = Object; 
// 下面根据规范逐步推演
O = ObjectR.prototype = Object.prototype 
L = ObjectL.__proto__ = Function.prototype 
// 第一次判断
O != L 
// 循环查找 L 是否还有 __proto__ 
L = Function.prototype.__proto__ = Object.prototype 
// 第二次判断
O == L 
// 返回 true

清单 8. Function instanceof Function

// 为了方便表述,首先区分左侧表达式和右侧表达式
FunctionL = Function, FunctionR = Function; 
// 下面根据规范逐步推演
O = FunctionR.prototype = Function.prototype 
L = FunctionL.__proto__ = Function.prototype 
// 第一次判断
O == L 
// 返回 true

清单 9. Foo instanceof Foo

// 为了方便表述,首先区分左侧表达式和右侧表达式
FooL = Foo, FooR = Foo; 
// 下面根据规范逐步推演
O = FooR.prototype = Foo.prototype 
L = FooL.__proto__ = Function.prototype 
// 第一次判断
O != L 
// 循环再次查找 L 是否还有 __proto__ 
L = Function.prototype.__proto__ = Object.prototype 
// 第二次判断
O != L 
// 再次循环查找 L 是否还有 __proto__ 
L = Object.prototype.__proto__ = null 
// 第三次判断
L == null 
// 返回 false

简析 instanceof 在 Dojo 继承机制中的应用
在 JavaScript 中,是没有多重继承这个概念的,就像 Java 一样。但在 Dojo 中使用 declare 声明类时,是允许继承自多个类的。

下面以 Dojo 1.6.1 为例。

清单 10. Dojo 中多重继承

dojo.declare("Aoo",null,{}); 
dojo.declare("Boo",null,{}); 
dojo.declare("Foo",[Aoo,Boo],{}); 

var foo = new Foo(); 
console.log(foo instanceof Aoo);//true 
console.log(foo instanceof Boo);//false 

console.log(foo.isInstanceOf(Aoo));//true 
console.log(foo.isInstanceOf(Boo));//true

上面的示例中,Foo 同时继承自 Aoo 和 Boo,但当使用 instanceof 运算符来检查 foo 是否是 Boo 的实例时,返回的是 false。实际上,在 Dojo 的内部,Foo 仍然只继承自 Aoo,而通过 mixin 机制把 Boo 类中的方法和属性拷贝到 Foo 中,所以当用 instanceof 运算符来检查是否是 Boo 的实例时,会返回 false。所以 Dojo 为每个类的实例添加了一个新的方法叫 isInstanceOf,用这个方法来检查多重继承。

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