# 字符串的扩展

ES6加强了对Unicode的支持，并且扩展了字符串对象。

## 字符的Unicode表示法

JavaScript允许采用`\uxxxx`形式表示一个字符，其中“xxxx”表示字符的码点。

```javascript
"\u0061"
// "a"
```

但是，这种表示法只限于`\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达。

```javascript
"\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。

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。

```javascript
"\u{20BB7}"
// "𠮷"

"\u{41}\u{42}\u{43}"
// "ABC"

let hello = 123;
hell\u{6F} // 123

'\u{1F680}' === '\uD83D\uDE80'
// true
```

上面代码中，最后一个例子表明，大括号表示法与四字节的UTF-16编码是等价的。

有了这种表示法之后，JavaScript共有6种方法可以表示一个字符。

```javascript
'\z' === 'z'  // true
'\172' === 'z' // true
'\x7A' === 'z' // true
'\u007A' === 'z' // true
'\u{7A}' === 'z' // true
```

## codePointAt()

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。

```javascript
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”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。

```javascript
var s = '𠮷a';

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

s.charCodeAt(2) // 97
```

`codePointAt`方法的参数，是字符在字符串中的位置（从0开始）。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。

总之，`codePointAt`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。

```javascript
var s = '𠮷a';

s.codePointAt(0).toString(16) // "20bb7"
s.charCodeAt(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`charCodeAt`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。

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

`codePointAt`方法是测试一个字符由两个字节还是由四个字节组成的最简单方法。

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

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

## String.fromCodePoint()

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`）。

```javascript
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`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。

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

上面代码中，如果`String.fromCharCode`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》一章），使得字符串可以被`for...of`循环遍历。

```javascript
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。

```javascript
var 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。

## at()

ES5对字符串对象提供`charAt`方法，返回字符串给定位置的字符。该方法不能识别码点大于`0xFFFF`的字符。

```javascript
'abc'.charAt(0) // "a"
'𠮷'.charAt(0) // "\uD842"
```

上面代码中，`charAt`方法返回的是UTF-16编码的第一个字节，实际上是无法显示的。

目前，有一个提案，提出字符串实例的`at`方法，可以识别Unicode编号大于`0xFFFF`的字符，返回正确的字符。

```javascript
'abc'.at(0) // "a"
'𠮷'.at(0) // "𠮷"
```

这个方法可以通过[垫片库](https://github.com/es-shims/String.prototype.at)实现。

## normalize()

为了表示语调和重音符号，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。

```javascript
'\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。

```javascript
'\u01D1'.normalize() === '\u004F\u030C'.normalize()
// true
```

`normalize`方法可以接受四个参数。

- `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。

```javascript
'\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源字符串的头部。
- **endsWith()**：返回布尔值，表示参数字符串是否在源字符串的尾部。

```javascript
var 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。

```javascript
var 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。

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

参数如果是小数，会被取整。

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

如果`repeat`的参数是负数或者`Infinity`，会报错。

```javascript
'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。

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

参数`NaN`等同于0。

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

如果`repeat`的参数是字符串，则会先转换成数字。

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

## padStart()，padEnd()

ES7推出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。

```javascript
'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，`padStart`和`padEnd`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。

```javascript
'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。

```javascript
'abc'.padStart(10, '0123456789')
// '0123456abc'
```

如果省略第二个参数，则会用空格补全长度。

```javascript
'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。

```javascript
'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。

```javascript
'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。

```javascript
$("#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。

```javascript
$("#result").append(`
  There are <b>${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（&#96;）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。

```javascript
// 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
var name = "Bob", time = "today";
`Hello ${name}, how are you ${time}?`
```

上面代码中的字符串，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。

```javascript
var 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。

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

模板字符串中嵌入变量，需要将变量名写在`${}`之中。

```javascript
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。

```javascript
var x = 1;
var y = 2;

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

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

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

模板字符串之中还能调用函数。

```javascript
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。

```javascript
// 变量place没有声明
var 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。

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

如果需要引用模板字符串本身，可以像下面这样写。

```javascript
// 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。

```javascript
var template = `
<ul>
  <% for(var 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。

```javascript
echo('<ul>');
for(var 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。

```javascript
var evalExpr = /<%=(.+?)%>/g;
var 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。

```javascript
var script =
`(function parse(data){
  var 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`。

```javascript
function compile(template){
  var evalExpr = /<%=(.+?)%>/g;
  var expr = /<%([\s\S]+?)%>/g;

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

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

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

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

    ${ template }

    return output;
  })`;

  return script;
}
```

`compile`函数的用法如下。

```javascript
var 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）。

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。

```javascript
var a = 5;
var b = 10;

tag`Hello ${ a + b } world ${ a * b }`;
```

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。

```javascript
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`value1`和`value2`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。

```javascript
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。

```javascript
var a = 5;
var 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。

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

function passthru(literals) {
  var result = "";
  var 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。

```javascript
function passthru(literals, ...values) {
  var output = "";
  for (var 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。

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

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, "&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，经过`SaferHTML`函数处理，HTML字符串的特殊字符都会被转义。

标签模板的另一个应用，就是多语言转换（国际化处理）。

```javascript
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。

```javascript
// 下面的hashTemplate函数
// 是一个自定义的模板处理函数
var 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。

```javascript
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](https://gist.github.com/lygaret/a68220defa69174bdec5)。

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。

```javascript
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。

```javascript
tag`First line\nSecond line`

function tag(strings) {
  console.log(strings.raw[0]);
  // "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`\`和`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。

```javascript
String.raw`Hi\n${2+3}!`;
// "Hi\\n5!"

String.raw`Hi\u000A!`;
// 'Hi\\u000A!'
```

如果原字符串的斜杠已经转义，那么`String.raw`不会做任何处理。

```javascript
String.raw`Hi\\n`
// "Hi\\n"
```

`String.raw`的代码基本如下。

```javascript
String.raw = function (strings, ...values) {
  var output = "";
  for (var index = 0; index < values.length; index++) {
    output += strings.raw[index] + values[index];
  }

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

`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。

```javascript
String.raw({ raw: 'test' }, 0, 1, 2);
// 't0e1s2t'

// 等同于
String.raw({ raw: ['t','e','s','t'] }, 0, 1, 2);
```
