【人人都能读标准】7. 规范类型

本文为《人人都能读标准》—— ECMAScript篇的第7篇。我在这个仓库中系统地介绍了标准的阅读规则以及使用方式，并深入剖析了标准对JavaScript核心原理的描述。

上一节，我们讲了ECMAScript标准中的算法，而与算法总是形影不离的就是数据结构。

在ECMAScript中，数据类型可以分为两大类：一类称为语言类型（Language Types），也就是我们熟知的JavaScript中的8种数据类型（Undefined、Null、Boolean、String、Symbol、Number、Bigint、Object）；另一类称为规范类型（Specification Types），这是标准内部使用的数据类型。

规范类型是比语言类型更加底层的数据类型，主要用来表示和存储标准算法的中间状态，且无法被ECMAScript程序直接访问。

一些经常被人讨论、但却看不见摸不着的抽象概念，在标准中都有具体的规范类型表示，比如：

作用域：使用不同类型的环境记录器表示；
Realm：使用Realm记录器表示；

理解了规范类型，这些概念对于你来说就不再是“看不见、摸不着”，而是实实在在的“就在哪儿”。

标准中主要的规范类型，我用一张图为你总结：

summary

在本节中，我会介绍这里面主要的规范类型。class相关的规范类型会留在15.类中才作介绍。内存相关的规范类型主要与SharedArrayBuffer、Atomics这种内置对象有关系，属于“冷门”知识，这里不会作介绍，本书暂时也不考虑涉及这方面的内容。

列表（List）

列表类型，顾名思义，是一个含有有序值的列表，你可以理解为标准算法内部使用的“数组”。在标准中，列表使用«»表示，如«1, 2»。

列表非常常见。比如，我们在6.算法中用来举例的抽象操作OrdinaryToPrimitive就使用了列表类型：

ordinary2primitive-list

记录器（Record）

记录器（Record）是最常见也是最重要的规范类型，表示字段与值的集合，你可以理解为标准算法内部使用的“对象”。

记录器类型的每一个字段使用[[]]括住，字段的值可以是规范类型也可以是语言类型。比如以下：

 { 
   [[Field1]]: 42, 
   [[Field2]]: false, 
   [[Field3]]: empty 
 }

实际上，单纯的记录器类型使用并不多；真正在标准中被广泛使用的是各种记录器的衍生类型，比如脚本记录器（Script Record）。标准使用抽象操作ParseScript对普通脚本进行语法解析，得到的结果是一个脚本记录器，这个记录器会在后续代码执行的时候被使用：

parseScript

这里每一个字段的含义是：

字段名	含义
[[Realm]]	一个Realm记录器，Realm会在8.执行环境提到。
[[ECMAScriptCode]]	语法解析得到的解析树
[[LoadModules]]	加载的模块
[[HostDefined]]	由宿主环境自定义的内容

属性描述符记录器（Property Descriptor Record）

标准使用属性描述符记录器描述对象属性的特点，属性描述符又可以进一步分为数据属性描述符和访问器属性描述符。不同类型的属性描述符，其记录器有不同的字段：

{
    
     // 数据属性描述符
[[Value]]：Language value
[[Writable]]：Boolean
[[Enumerable]]：Boolean
[[Configurable]]：Boolean
}
{
    
     // 访问器属性描述符
[[Get]]：Object/null
[[Set]]：Object/null
[[Enumerable]]：Boolean
[[Configurable]]：Boolean
}

我想你应该对这些字段的名称会很熟悉。在标准关于Object.getOwnPropertyDescriptor(O,P)的算法中，我们可以看到这个Object的静态方法是如何使用属性描述符记录器的：

getOwnPropertyDescriptor

这个静态方法主要在做两个事情：

使用对象O的内部方法[[GetOwnProperty]]，获得属性P的属性描述符记录器；

通过抽象操作FromPropertyDescriptor把属性描述符记录器（规范类型）转化为对象（语言类型）。

关于对象的内部方法，我会在应用篇13.对象类型中再作介绍。

完成记录器（Completion Record）

完成记录器是非常重要的规范类型，用以表示语句或者算法执行的结果。

完成记录器有3个字段：

字段名	值	含义
[[Type]]	`break`、`continue`、`return`、`throw`、`normal`其中一个值	语句完成的类型
[[Value]]	除完成记录器以外，任何类型的值。	语句执行产生的值
[[Target]]	一个类型为String的值或空值	控制跳转位置的标签

其中，[[Type]]字段为normal的完成记录器称为正常完成（normal completion） ，除此以外其他类型的完成记录器都称为硬性完成（abrupt completion） 。

所有语句的求值语义，结果都会返回一个完成记录器，表示语句执行的结果。 一般来说，当语句正常执行的时候，返回的是一个[[Type]]为normal的完成记录器，即”正常完成“。当语句执行出现错误的时候，返回是一个[[Type]]为throw的完成记录器，即”硬性完成“的一种。

当然，具体返回什么类型是由语句自身的求值语义决定的。有的语句可以主动创建硬性完成的记录器，如break、continue、return、throw语句。下图为break语句的求值语义：

break-evaluation

从这张图你也可以看到，break关键词后面紧跟的“标签标识符（LabelIdentifier）”，可以修改完成记录器上的[[Target]]字段。

有了以上完成记录器的基础知识，我们就可以彻底理解语句的执行过程 —— 语句列表StatmentList的求值语义。我们在6.算法提到过，对普通脚本、函数体、块语句的求值，基于链式产生式的特点，最终都会导向对它们自身语句列表的求值。而StatementList的求值语义看起来非常简单：

statementList-evaluation

在这张图中，我们有两个需要先注意的地方：

算法中的问号?是一段称为ReturnIfAbrupt的固定逻辑的简写。把这段固定逻辑“铺开”是这样的：
1. 执行某个子算法；
2. 子算法的执行结果必须是一个完成记录器；
3. 如果执行结果是硬性完成，则直接返回这个执行结果；
4. 否则，使用执行结果中的值（[[Value]]字段）继续后续主算法的执行。
在statmentList求值语义中，这意味着，一旦某个语句的执行出现硬性完成，剩余的语句就不会执行了，整个语句列表的执行结果（返回值）就是这个硬性完成。
UpdateEmpty是一个比较简单的抽象操作。它的过程我就不在这里列出了，你可以点击链接查看。它的作用是：当语句都是正常完成的时候，语句列表最终返回的数值，为最后一个产生了实际值的语句所产生的值，我知道这有一点绕，但是看个标准提供的例子你就明白了：
```
// 以下执行结果都为1
eval("1;;;;;")
eval("1;{}")
eval("1;var a;")
```

基于以上，我们就可以用自然语言描述出语句列表的求值过程：

依次执行语句列表中的语句：

当某个语句的执行结果为硬性完成，返回这个硬性完成，终止语句列表的执行；

如果所有的语句都是正常完成，那么语句列表的执行结果为正常完成，且完成记录器的[[Value]]字段，为执行过程中产生的最后一个[[Value]]字段不为空的完成记录器，其[[Value]]字段的值。

从这里你可以看出，为什么像break、continue、return、throw这些语句可以提前中断后续语句的执行。

当然，中断后续语句的执行并不意味着终止整个程序的执行，具体还需要看外层是如何处理语句列表返回的硬性完成的。比如，我们从try语句的求值语义，可以看到try语句是如何“吸收”掉try块产生的执行错误，使得程序得以继续执行：

try-block-example

执行try块。

如果try块的执行结果是一个类型为throw的完成记录器，以该完成记录器的[[Value]]字段的值作为参数，调用catch块的CatchClauseEvaluation运行时语义。

…

在17.错误处理中，我们会对throw完成记录器的捕获过程进行更加深入的探讨。

其他的衍生记录器类型

上面提到的只是一部分的记录器类型。其余的记录器类型我会在涉及它们使用场景的相关章节中再作介绍：

Realm记录器（Realm Record）：8.执行环境
环境记录器（Environment Record）：9.作用域
引用记录器（Reference Record）：10.作用域链
与class相关的记录器：15.类

Enum

TypeScript中有一个Enums类型，允许开发者定义一系列的常数：

enum Direction {
    
    
  Up,
  Down,
  Left,
  Right,
}

标准中也有一个Enum类型，作用跟它基本是一样的。

完成记录器[[Type]]字段可能的值为break、continue、return、throw、normal，这里的每一个值都是Enum类型。

Enum的名只用于与其他的Enum作区分，不带有特殊的含义。

举一个Enum类型的完整使用例子。静态语义AssignmentTargetType可以判断某个表达式是否可以作为赋值表达式中的被赋值对象使用，如果可以，返回simple，否则返回invalid。这两个值都是Enum，如下图所示：

assignmentTargetType

在赋值表达式AssignmentExpression的先验错误中，会通过AssignmentTargetType检查运算符左边表达式的类型，只有返回结果为simple的表达式才能通过检查：

early-error-assignment

因此，以下的表达式语句都是合法的：

// 普通脚本顶层代码且非严格模式下：
yield = 1;
await = 1;

而以下的语句都不能通过先验错误检查：

1 = 1;
this = 1;
a++ = 1;
(a,b) = 1;
a || b = 1;
//  ❌ Uncaught SyntaxError: Invalid left-hand side expression

抽象闭包（Abstract Closure）

抽象闭包也是算法中常见的规范类型，它能够把一段逻辑以及这段逻辑需要用到的值封装起来，并在未来执行。你可以把抽象闭包理解为标准算法内部使用的一种闭包函数。

抽象闭包的创建模版一般如下所示：

Let （闭包名称） be a new Abstract Closure with parameters（参数名）that captures（参数值）and performs the following steps when called:

…（闭包的逻辑）

…

promise的链式调用就是通过抽象闭包实现。抽象操作NewPromiseReactionJob会使用抽象闭包对开发者注册的promise任务（handler）再进行一次封装。

abstractClourse-promise

它的关键逻辑就在用红色圈圈出的三步。当handler到点执行的时候（比如一个宏任务执行完毕，轮到微任务执行了），实际触发的是这个抽象闭包job：

（步骤e）先执行handler的逻辑

（步骤h）如果handler的执行结果是硬性完成，则reject promise（这会在后续触发这个promise上，使用catch方法及then方法第二个参数注册的promise任务）。

（步骤i）如果执行结果是正常完成，则resolve promise（这会在后续触发这个promise上使用then方法第一个参数注册的promise任务）。

基于此，promise得到了链式调用的能力，如下面的代码所示：

Promise.resolve().then(() => {
    
       // a. then方法会创建一个新的promise
  throw '触发硬性完成'             //  b. 硬性完成的handler导致新的promise被reject
}).catch(() => console.log("链式调用")) //  c. 进而链式触发了注册在新promise上的catch方法