浅谈字符串String

在对于计算机来说,就只有二进制,任何语言在编译或是预编译过程后都会将其语言转化为计算机能识别的二进制语言,这样计算机才能识别到。但为了方便我们使用展现在我们的视线中,于是就又产生了编码,我们常见的UTF-8,ASCII,Unicode等等,主要区别是占用字节长度不一
JavaScript中,\uxxxx表示一个字符,xxxx表示的是码点 \u表示这是一个Unicode值,每一个'\u0000'都代表了一个空格,Unicode可同时包含65536个字符,Unicode字符通常用十六进制编码方案表示,范围在'\u0000'到'\uFFFF'之间,ASCII/ANSI只包含255个字符,实际上是Unicode的一个子集,范围在\u0000到\u00FF
'\u0000' 表示的是一个空格
如果数值大于了十六进制的0xffff比如(\u20BB7)这js无法识别到,但是我们可以用双字节表示 eg:"\uD842\uDFB7"// "" "\u20BB7"// "ꯍ7" 7前面还有个无法打印的字符
在ES6中只要将码点放入大括号中就可以了,eg:"\u{20BB7}" // ""
js内部,每个字符2个字节,比如像中文汉字会占用4个字节,也就是2个字符,eg:
var s = "";

s.length // 2
s.charAt(0) // ''
s.charAt(1) // ''
s.charCodeAt(0) // 55362
s.charCodeAt(1) // 57271

上面代码中,汉字“”(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可以使用codePointAt方法处理4个字节的字符
let s = 'a';

s.codePointAt(0) // 134071
s.codePointAt(1) // 57271

s.codePointAt(2) // 97
odePointAt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。eg:
let s = 'a';

s.codePointAt(0).toString(16) // "20bb7"
s.codePointAt(2).toString(16) // "61"

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)
// ""
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。
由于字符串是一种类数组,故而也可以使用for...of 遍历eg:

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);
}
// ""
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()

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。

includes(), startsWith(), endsWith()

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()

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) // ""

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-0repeat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"

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,padStartpadEnd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。

'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。

'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

传统的 JavaScript 语言,输出模板通常是这样写的。

$('#result').append(
  'There are <b>' + basket.count + '</b> ' +
  'items in your basket, ' +
  '<em>' + basket.onSale +
  '</em> are on sale!'
);

上面这种写法相当繁琐不方便,ES6 引入了模板字符串解决这个问题。

$('#result').append(`
  There are <b>${basket.count}</b> items
   in your basket, <em>${basket.onSale}</em>
  are on sale!
`);

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
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。

$('#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。

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

由于模板字符串的大括号内部,就是执行 JavaScript 代码,因此如果大括号内部是一个字符串,将会原样输出。

`Hello ${'World'}`
// "Hello World"

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>
`;

上面代码中,模板字符串的变量之中,又嵌入了另一个模板字符串,使用方法如下。

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!"

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。

let template = `
<ul>
  <% for(let 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(let 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。

let evalExpr = /<%=(.+?)%>/g;
let 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。

let script =
`(function parse(data){
  let 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){
  const evalExpr = /<%=(.+?)%>/g;
  const expr = /<%([\s\S]+?)%>/g;

  template = template
    .replace(evalExpr, '`); \n  echo( $1 ); \n  echo(`')
    .replace(expr, '`); \n $1 \n  echo(`');

  template = 'echo(`' + template + '`);';

  let script =
  `(function parse(data){
    let output = "";

    function echo(html){
      output += html;
    }

    ${ template }

    return output;
  })`;

  return script;
}

compile函数的用法如下。

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

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。

let a = 5;
let 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value1value2两个参数。

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。

let a = 5;
let 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。

let total = 30;
let msg = passthru`The total is ${total} (${total*1.05} with tax)`;

function passthru(literals) {
  let result = '';
  let 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) {
  let output = "";
  let index;
  for (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。

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!"

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
let 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]);
  // strings.raw[0] 为 "First line\\nSecond line"
  // 打印输出 "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\\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。

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}!`;
// 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);

作为函数,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;
}

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,导致无法嵌入其他语言。

举例来说,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\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。也就是说,\u\x在 LaTEX 里面有特殊含义,但是 JavaScript 将它们转义了。

为了解决这个问题,ES2018 放松了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

说明:本文转载自阮一峰ES6 String

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