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詳解JavaScript ES6中的模板字符串
編輯:JavaScript基礎知識     

在 ES6 中引入了一種新的字符串字面量 — 模板字符串,除了使用反引號 (`) 表示,它們看上去和普通的字符串沒有什麼區別。在最簡單的情況下,他們就是普通的字符串:

context.fillText(`Ceci n'est pas une cha?ne.`, x, y);
 
context.fillText(`Ceci n'est pas une cha?ne.`, x, y);

之所以被稱為模板字符串,是因為模板字符串為 JS 引入了簡單的字符串插值特性,也就是說,可以方便優雅地將 JS 的值插入到字符串中。

很多地方可以用到模板字符串,看下面這個不起眼的錯誤提示消息:

function authorize(user, action) {
 if (!user.hasPrivilege(action)) {
  throw new Error(
   `User ${user.name} is not authorized to do ${action}.`);
 }
}
 
function authorize(user, action) {
 if (!user.hasPrivilege(action)) {
  throw new Error(
   `User ${user.name} is not authorized to do ${action}.`);
 }
}

上面代碼中,${user.name} 和 ${action} 被稱為模板占位符,JavaScript 將把 user.name和 action 的值分別插到對應的位置上,然後生成像這樣 “User jorendorff is not authorized to do hockey.” 的字符串。

現在,我們看到了一個比 + 運算符更優雅的語法,下面是一些你期待的特性:

    模板占位符可以是任何 JavaScript 表達式,所以函數調用和四則運算等都是合法的。(甚至你還可以在一個模板字符串中嵌套另一個模板字符串。)
    如果一個值不是字符串,它將被轉換為字符串。例如,如果 action 是一個對象,那麼該對象的 .toString() 將被調用,來將其轉換為字符串。
    如果你想在模板字符串中使用反引號,你需要使用反斜槓 \ 將其轉義。
    同樣地,如果想在模板字符串中輸出 ${,也需要使用反斜槓將其轉義:\${ 或 $\{。
    模板字符串可以跨越多行:

$("#warning").html(`
 <h1>Watch out!</h1>
 <p>Unauthorized hockeying can result in penalties
 of up to ${maxPenalty} minutes.</p>
`);
 
$("#warning").html(`
 <h1>Watch out!</h1>
 <p>Unauthorized hockeying can result in penalties
 of up to ${maxPenalty} minutes.</p>
`);

    模板字符串中所有的空格、換行和縮進,都將被原樣輸出到結果字符串中。

下面我們來看看模板字符串做不到的事情:

    不會自動轉義特殊字符,為了避免跨站腳本漏洞,你還是需要小心對待不可信的數據,這一點上與普通字符串一樣。
    不能與國際化庫配合使用,不處理特殊語言格式的數字、日期等。
    不是模板引擎(比如 Mustache 或 Nunjucks)的替代品。模板字符串沒有處理循環的語法 — 不能通過一個數組構建出一個表格(table)。

為了解決這些限制,ES6 為開發者和庫設計者提供了另一種模板字符串 — 標簽模板。

標簽模板的語法很簡單,只需要在開始的反引號前引入一個標簽。看第一個例子:SaferHTML,我們要使用這個標簽模板來解決上述的第一個限制:自動轉義特殊字符。

需要注意的是,SaferHTML 方法並不是 ES6 標准庫提供的,我們需要自己來實現:

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

這裡的 SaferHTML 標簽是單個標識符,標簽也可以是屬性,比如 SaferHTML.escape,甚至還可以是方法調用:SaferHTML.escape({unicodeControlCharacters: false})。准確地說,任何 ES6 的成員表達式或調用表達式都可以作為標簽。

可以看出,模板字符串僅僅是字符串連接的語法糖,而標簽模板確是一個完全不同的東西:函數調用。

所以,上面代碼等價於:

var message =
 SaferHTML(templateData, bonk.sender);
 
var message =
 SaferHTML(templateData, bonk.sender);

其中 templateData 是一個不可變的字符串數組,由 JS 引擎基於源模板字符串生成,這裡的數組含有兩個元素,因為模板字符串被占位符分隔後含有兩個字符串,因此,templateData 將是這樣: Object.freeze(["<p>", " has sent you a bonk.</p>"]

(事實上,templateData 上還有另一個屬性:templateData.raw,本文並深入不討論該屬性。該屬性的值也是一個數組,包含了標簽模板中所有的字符串部分,但字符串中包含了轉義序列,看上去更像源代碼中的字符串,比如 \n。ES6 的內置標簽 String.raw 將使用這些字符串。)

這就使得 SaferHTML 方法可以隨意解析這兩個字符串,存在 N 中替換方式。

在繼續閱讀錢,你可能在苦苦思索如何實現 SaferHTML 方法。

下面是一種實現(gist):

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

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

  // Don't escape special characters in the template.
  s += templateData[i];
 }
 return s;
}
 
function SaferHTML(templateData) {
 var s = templateData[0];
 for (var i = 1; i < arguments.length; i++) {
  var arg = String(arguments[i]);
 
  // Escape special characters in the substitution.
  s += arg.replace(/&/g, "&")
      .replace(/</g, "<")
      .replace(/>/g, ">");
 
  // Don't escape special characters in the template.
  s += templateData[i];
 }
 return s;
}

有了上面的方法,即使使用一個惡意的用戶名,用戶也是安全的。

一個簡單的例子並不足以說明標簽模板的靈活性,讓我們重溫一下上面列舉的模板字符串的限制,看看我們還可以做些什麼。

    模板字符串不會自動轉義特殊字符,但是我們可以通過標簽模板來解決這個問題,事實上我們還可以將 SaferHTML 這個方法寫的更好。從安全角度來看,這個 SaferHTML 非常脆弱。在 HTML 中,不同的地方需要用不同的方式去轉義,SaferHTML 並沒有做到。稍加思考,我們就可以實現一個更加靈活的 SaferHTML方法,能夠將 templateData 中的任何一個 HTML 轉義,知道哪個占位符是純 HTML;哪個是元素的屬性,從而需要對 ' 和 " 轉義;哪個是 URL 的 query 字符串,從而需要用 URL 的 escaping 方法,而不是 HTML 的 escaping;等等。這似乎有些牽強,因為 HTML 轉義效率比較低。辛運是的,標簽模板的字符串是保持不變的,SaferHTML 可以緩存已經轉義過的字符串,從而提高效率。
    模板字符串並沒有內置的國際化特性,但通過標簽模板,我們可以添加該特性。Jack Hsu 的文章詳細介紹了實現過程,看下面例子:

i18n`Hello ${name}, you have ${amount}:c(CAD) in your bank account.`
// => Hallo Bob, Sie haben 1.234,56 $CA auf Ihrem Bankkonto.




i18n`Hello ${name}, you have ${amount}:c(CAD) in your bank account.`
// => Hallo Bob, Sie haben 1.234,56 $CA auf Ihrem Bankkonto.

上面例子中的 name 和 amount 很好理解,將被 JS 引擎替換為對應的字符串,但是還有一個沒有見過的占位符::c(CAD),這將被 i18n 標簽處理,從 i18n 的文檔可知::c(CAD)表示 amount 是加拿大美元貨幣值。

    模板字符串不能替代 Mustache 和 Nunjucks 這類模板引擎,部分原因在於模板字符串不支持循環和條件語句。我們可以編寫一個標簽來實現這類功能:

// Purely hypothetical template language based on
// ES6 tagged templates.
var libraryHtml = hashTemplate`
 <ul>
  #for book in ${myBooks}
   <li><i>#{book.title}</i> by #{book.author}</li>
  #end
 </ul>
`;

 
// Purely hypothetical template language based on
// ES6 tagged templates.
var libraryHtml = hashTemplate`
 <ul>
  #for book in ${myBooks}
   <li><i>#{book.title}</i> by #{book.author}</li>
  #end
 </ul>
`;

靈活性還不止於此,需要注意的是,標簽函數的參數不會自動轉換為字符串,參數可以是任何類型,返回值也一樣。標簽模板甚至可以不需要字符串,你可以使用自定義標簽來創建正則表達式、DOM 樹、圖片、代表整個異步進程的 Promise、JS 數據結構、GL 著色器…

標簽模板允許庫設計者創建強大的領域特定語言。這些語言可能看上去並不像 JS,但他們可以無縫嵌入到 JS 中,並且可以與語言的其余部分進行交互。順便說一下,我還沒有在其他語言中見過類似的特性,我不知道這個特性講給我們帶來些什麼,但各種可能性還是非常令人興奮的。

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