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# Module 的语法
## 概述
历史上JavaScript 一直没有模块module体系无法将一个大程序拆分成互相依赖的小文件再用简单的方法拼装起来。其他语言都有这项功能比如 Ruby 的`require`、Python 的`import`,甚至就连 CSS 都有`@import`,但是 JavaScript 任何这方面的支持都没有,这对开发大型的、复杂的项目形成了巨大障碍。
在 ES6 之前,社区制定了一些模块加载方案,最主要的有 CommonJS 和 AMD 两种。前者用于服务器后者用于浏览器。ES6 在语言标准的层面上,实现了模块功能,而且实现得相当简单,完全可以取代 CommonJS 和 AMD 规范,成为浏览器和服务器通用的模块解决方案。
ES6 模块的设计思想是尽量的静态化使得编译时就能确定模块的依赖关系以及输入和输出的变量。CommonJS 和 AMD 模块都只能在运行时确定这些东西。比如CommonJS 模块就是对象,输入时必须查找对象属性。
```javascript
// CommonJS模块
let { stat, exists, readfile } = require('fs');
// 等同于
let _fs = require('fs');
let stat = _fs.stat;
let exists = _fs.exists;
let readfile = _fs.readfile;
```
上面代码的实质是整体加载`fs`模块(即加载`fs`的所有方法),生成一个对象(`_fs`),然后再从这个对象上面读取 3 个方法。这种加载称为“运行时加载”,因为只有运行时才能得到这个对象,导致完全没办法在编译时做“静态优化”。
ES6 模块不是对象,而是通过`export`命令显式指定输出的代码,再通过`import`命令输入。
```javascript
// ES6模块
import { stat, exists, readFile } from 'fs';
```
上面代码的实质是从`fs`模块加载 3 个方法,其他方法不加载。这种加载称为“编译时加载”或者静态加载,即 ES6 可以在编译时就完成模块加载,效率要比 CommonJS 模块的加载方式高。当然,这也导致了没法引用 ES6 模块本身,因为它不是对象。
由于 ES6 模块是编译时加载,使得静态分析成为可能。有了它,就能进一步拓宽 JavaScript 的语法比如引入宏macro和类型检验type system这些只能靠静态分析实现的功能。
除了静态加载带来的各种好处ES6 模块还有以下好处。
- 不再需要`UMD`模块格式了,将来服务器和浏览器都会支持 ES6 模块格式。目前,通过各种工具库,其实已经做到了这一点。
- 将来浏览器的新 API 就能用模块格式提供,不再必须做成全局变量或者`navigator`对象的属性。
- 不再需要对象作为命名空间(比如`Math`对象),未来这些功能可以通过模块提供。
本章介绍 ES6 模块的语法,下一章介绍如何在浏览器和 Node 之中,加载 ES6 模块。
## 严格模式
ES6 的模块自动采用严格模式,不管你有没有在模块头部加上`"use strict";`
严格模式主要有以下限制。
- 变量必须声明后再使用
- 函数的参数不能有同名属性,否则报错
- 不能使用`with`语句
- 不能对只读属性赋值,否则报错
- 不能使用前缀 0 表示八进制数,否则报错
- 不能删除不可删除的属性,否则报错
- 不能删除变量`delete prop`,会报错,只能删除属性`delete global[prop]`
- `eval`不会在它的外层作用域引入变量
- `eval``arguments`不能被重新赋值
- `arguments`不会自动反映函数参数的变化
- 不能使用`arguments.callee`
- 不能使用`arguments.caller`
- 禁止`this`指向全局对象
- 不能使用`fn.caller``fn.arguments`获取函数调用的堆栈
- 增加了保留字(比如`protected``static``interface`
上面这些限制,模块都必须遵守。由于严格模式是 ES5 引入的,不属于 ES6所以请参阅相关 ES5 书籍,本书不再详细介绍了。
其中,尤其需要注意`this`的限制。ES6 模块之中,顶层的`this`指向`undefined`,即不应该在顶层代码使用`this`
## export 命令
模块功能主要由两个命令构成:`export``import``export`命令用于规定模块的对外接口,`import`命令用于输入其他模块提供的功能。
一个模块就是一个独立的文件。该文件内部的所有变量,外部无法获取。如果你希望外部能够读取模块内部的某个变量,就必须使用`export`关键字输出该变量。下面是一个 JS 文件,里面使用`export`命令输出变量。
```javascript
// profile.js
export var firstName = 'Michael';
export var lastName = 'Jackson';
export var year = 1958;
```
上面代码是`profile.js`文件保存了用户信息。ES6 将其视为一个模块,里面用`export`命令对外部输出了三个变量。
`export`的写法,除了像上面这样,还有另外一种。
```javascript
// profile.js
var firstName = 'Michael';
var lastName = 'Jackson';
var year = 1958;
export { firstName, lastName, year };
```
上面代码在`export`命令后面,使用大括号指定所要输出的一组变量。它与前一种写法(直接放置在`var`语句前)是等价的,但是应该优先考虑使用这种写法。因为这样就可以在脚本尾部,一眼看清楚输出了哪些变量。
`export`命令除了输出变量还可以输出函数或类class
```javascript
export function multiply(x, y) {
return x * y;
};
```
上面代码对外输出一个函数`multiply`
通常情况下,`export`输出的变量就是本来的名字,但是可以使用`as`关键字重命名。
```javascript
function v1() { ... }
function v2() { ... }
export {
v1 as streamV1,
v2 as streamV2,
v2 as streamLatestVersion
};
```
上面代码使用`as`关键字,重命名了函数`v1``v2`的对外接口。重命名后,`v2`可以用不同的名字输出两次。
需要特别注意的是,`export`命令规定的是对外的接口,必须与模块内部的变量建立一一对应关系。
```javascript
// 报错
export 1;
// 报错
var m = 1;
export m;
```
上面两种写法都会报错,因为没有提供对外的接口。第一种写法直接输出 1第二种写法通过变量`m`,还是直接输出 1。`1`只是一个值,不是接口。正确的写法是下面这样。
```javascript
// 写法一
export var m = 1;
// 写法二
var m = 1;
export {m};
// 写法三
var n = 1;
export {n as m};
```
上面三种写法都是正确的,规定了对外的接口`m`。其他脚本可以通过这个接口,取到值`1`。它们的实质是,在接口名与模块内部变量之间,建立了一一对应的关系。
同样的,`function``class`的输出,也必须遵守这样的写法。
```javascript
// 报错
function f() {}
export f;
// 正确
export function f() {};
// 正确
function f() {}
export {f};
```
另外,`export`语句输出的接口,与其对应的值是动态绑定关系,即通过该接口,可以取到模块内部实时的值。
```javascript
export var foo = 'bar';
setTimeout(() => foo = 'baz', 500);
```
上面代码输出变量`foo`,值为`bar`500 毫秒之后变成`baz`
这一点与 CommonJS 规范完全不同。CommonJS 模块输出的是值的缓存不存在动态更新详见下文《Module 的加载实现》一节。
最后,`export`命令可以出现在模块的任何位置,只要处于模块顶层就可以。如果处于块级作用域内,就会报错,下一节的`import`命令也是如此。这是因为处于条件代码块之中,就没法做静态优化了,违背了 ES6 模块的设计初衷。
```javascript
function foo() {
export default 'bar' // SyntaxError
}
foo()
```
上面代码中,`export`语句放在函数之中,结果报错。
## import 命令
使用`export`命令定义了模块的对外接口以后,其他 JS 文件就可以通过`import`命令加载这个模块。
```javascript
// main.js
import { firstName, lastName, year } from './profile.js';
function setName(element) {
element.textContent = firstName + ' ' + lastName;
}
```
上面代码的`import`命令,用于加载`profile.js`文件,并从中输入变量。`import`命令接受一对大括号,里面指定要从其他模块导入的变量名。大括号里面的变量名,必须与被导入模块(`profile.js`)对外接口的名称相同。
如果想为输入的变量重新取一个名字,`import`命令要使用`as`关键字,将输入的变量重命名。
```javascript
import { lastName as surname } from './profile.js';
```
`import`命令输入的变量都是只读的,因为它的本质是输入接口。也就是说,不允许在加载模块的脚本里面,改写接口。
```javascript
import {a} from './xxx.js'
a = {}; // Syntax Error : 'a' is read-only;
```
上面代码中,脚本加载了变量`a`,对其重新赋值就会报错,因为`a`是一个只读的接口。但是,如果`a`是一个对象,改写`a`的属性是允许的。
```javascript
import {a} from './xxx.js'
a.foo = 'hello'; // 合法操作
```
上面代码中,`a`的属性可以成功改写,并且其他模块也可以读到改写后的值。不过,这种写法很难查错,建议凡是输入的变量,都当作完全只读,不要轻易改变它的属性。
`import`后面的`from`指定模块文件的位置,可以是相对路径,也可以是绝对路径。如果不带有路径,只是一个模块名,那么必须有配置文件,告诉 JavaScript 引擎该模块的位置。
```javascript
import { myMethod } from 'util';
```
上面代码中,`util`是模块文件名,由于不带有路径,必须通过配置,告诉引擎怎么取到这个模块。
注意,`import`命令具有提升效果,会提升到整个模块的头部,首先执行。
```javascript
foo();
import { foo } from 'my_module';
```
上面的代码不会报错,因为`import`的执行早于`foo`的调用。这种行为的本质是,`import`命令是编译阶段执行的,在代码运行之前。
由于`import`是静态执行,所以不能使用表达式和变量,这些只有在运行时才能得到结果的语法结构。
```javascript
// 报错
import { 'f' + 'oo' } from 'my_module';
// 报错
let module = 'my_module';
import { foo } from module;
// 报错
if (x === 1) {
import { foo } from 'module1';
} else {
import { foo } from 'module2';
}
```
上面三种写法都会报错,因为它们用到了表达式、变量和`if`结构。在静态分析阶段,这些语法都是没法得到值的。
最后,`import`语句会执行所加载的模块,因此可以有下面的写法。
```javascript
import 'lodash';
```
上面代码仅仅执行`lodash`模块,但是不输入任何值。
如果多次重复执行同一句`import`语句,那么只会执行一次,而不会执行多次。
```javascript
import 'lodash';
import 'lodash';
```
上面代码加载了两次`lodash`,但是只会执行一次。
```javascript
import { foo } from 'my_module';
import { bar } from 'my_module';
// 等同于
import { foo, bar } from 'my_module';
```
上面代码中,虽然`foo``bar`在两个语句中加载,但是它们对应的是同一个`my_module`模块。也就是说,`import`语句是 Singleton 模式。
目前阶段,通过 Babel 转码CommonJS 模块的`require`命令和 ES6 模块的`import`命令,可以写在同一个模块里面,但是最好不要这样做。因为`import`在静态解析阶段执行,所以它是一个模块之中最早执行的。下面的代码可能不会得到预期结果。
```javascript
require('core-js/modules/es6.symbol');
require('core-js/modules/es6.promise');
import React from 'React';
```
## 模块的整体加载
除了指定加载某个输出值,还可以使用整体加载,即用星号(`*`)指定一个对象,所有输出值都加载在这个对象上面。
下面是一个`circle.js`文件,它输出两个方法`area``circumference`
```javascript
// circle.js
export function area(radius) {
return Math.PI * radius * radius;
}
export function circumference(radius) {
return 2 * Math.PI * radius;
}
```
现在,加载这个模块。
```javascript
// main.js
import { area, circumference } from './circle';
console.log('圆面积:' + area(4));
console.log('圆周长:' + circumference(14));
```
上面写法是逐一指定要加载的方法,整体加载的写法如下。
```javascript
import * as circle from './circle';
console.log('圆面积:' + circle.area(4));
console.log('圆周长:' + circle.circumference(14));
```
注意,模块整体加载所在的那个对象(上例是`circle`),应该是可以静态分析的,所以不允许运行时改变。下面的写法都是不允许的。
```javascript
import * as circle from './circle';
// 下面两行都是不允许的
circle.foo = 'hello';
circle.area = function () {};
```
## export default 命令
从前面的例子可以看出,使用`import`命令的时候,用户需要知道所要加载的变量名或函数名,否则无法加载。但是,用户肯定希望快速上手,未必愿意阅读文档,去了解模块有哪些属性和方法。
为了给用户提供方便,让他们不用阅读文档就能加载模块,就要用到`export default`命令,为模块指定默认输出。
```javascript
// export-default.js
export default function () {
console.log('foo');
}
```
上面代码是一个模块文件`export-default.js`,它的默认输出是一个函数。
其他模块加载该模块时,`import`命令可以为该匿名函数指定任意名字。
```javascript
// import-default.js
import customName from './export-default';
customName(); // 'foo'
```
上面代码的`import`命令,可以用任意名称指向`export-default.js`输出的方法,这时就不需要知道原模块输出的函数名。需要注意的是,这时`import`命令后面,不使用大括号。
`export default`命令用在非匿名函数前,也是可以的。
```javascript
// export-default.js
export default function foo() {
console.log('foo');
}
// 或者写成
function foo() {
console.log('foo');
}
export default foo;
```
上面代码中,`foo`函数的函数名`foo`,在模块外部是无效的。加载的时候,视同匿名函数加载。
下面比较一下默认输出和正常输出。
```javascript
// 第一组
export default function crc32() { // 输出
// ...
}
import crc32 from 'crc32'; // 输入
// 第二组
export function crc32() { // 输出
// ...
};
import {crc32} from 'crc32'; // 输入
```
上面代码的两组写法,第一组是使用`export default`时,对应的`import`语句不需要使用大括号;第二组是不使用`export default`时,对应的`import`语句需要使用大括号。
`export default`命令用于指定模块的默认输出。显然,一个模块只能有一个默认输出,因此`export default`命令只能使用一次。所以import命令后面才不用加大括号因为只可能唯一对应`export default`命令。
本质上,`export default`就是输出一个叫做`default`的变量或方法,然后系统允许你为它取任意名字。所以,下面的写法是有效的。
```javascript
// modules.js
function add(x, y) {
return x * y;
}
export {add as default};
// 等同于
// export default add;
// app.js
import { default as foo } from 'modules';
// 等同于
// import foo from 'modules';
```
正是因为`export default`命令其实只是输出一个叫做`default`的变量,所以它后面不能跟变量声明语句。
```javascript
// 正确
export var a = 1;
// 正确
var a = 1;
export default a;
// 错误
export default var a = 1;
```
上面代码中,`export default a`的含义是将变量`a`的值赋给变量`default`。所以,最后一种写法会报错。
同样地,因为`export default`命令的本质是将后面的值,赋给`default`变量,所以可以直接将一个值写在`export default`之后。
```javascript
// 正确
export default 42;
// 报错
export 42;
```
上面代码中,后一句报错是因为没有指定对外的接口,而前一句指定对外接口为`default`
有了`export default`命令,输入模块时就非常直观了,以输入 lodash 模块为例。
```javascript
import _ from 'lodash';
```
如果想在一条`import`语句中,同时输入默认方法和其他接口,可以写成下面这样。
```javascript
import _, { each, forEach } from 'lodash';
```
对应上面代码的`export`语句如下。
```javascript
export default function (obj) {
// ···
}
export function each(obj, iterator, context) {
// ···
}
export { each as forEach };
```
上面代码的最后一行的意思是,暴露出`forEach`接口,默认指向`each`接口,即`forEach``each`指向同一个方法。
`export default`也可以用来输出类。
```javascript
// MyClass.js
export default class { ... }
// main.js
import MyClass from 'MyClass';
let o = new MyClass();
```
## export 与 import 的复合写法
如果在一个模块之中,先输入后输出同一个模块,`import`语句可以与`export`语句写在一起。
```javascript
export { foo, bar } from 'my_module';
// 可以简单理解为
import { foo, bar } from 'my_module';
export { foo, bar };
```
上面代码中,`export``import`语句可以结合在一起,写成一行。但需要注意的是,写成一行以后,`foo``bar`实际上并没有被导入当前模块,只是相当于对外转发了这两个接口,导致当前模块不能直接使用`foo``bar`
模块的接口改名和整体输出,也可以采用这种写法。
```javascript
// 接口改名
export { foo as myFoo } from 'my_module';
// 整体输出
export * from 'my_module';
```
默认接口的写法如下。
```javascript
export { default } from 'foo';
```
具名接口改为默认接口的写法如下。
```javascript
export { es6 as default } from './someModule';
// 等同于
import { es6 } from './someModule';
export default es6;
```
同样地,默认接口也可以改名为具名接口。
```javascript
export { default as es6 } from './someModule';
```
ES2020 之前,有一种`import`语句,没有对应的复合写法。
```javascript
import * as someIdentifier from "someModule";
```
[ES2020](https://github.com/tc39/proposal-export-ns-from)补上了这个写法。
```javascript
export * as ns from "mod";
// 等同于
import * as ns from "mod";
export {ns};
```
## 模块的继承
模块之间也可以继承。
假设有一个`circleplus`模块,继承了`circle`模块。
```javascript
// circleplus.js
export * from 'circle';
export var e = 2.71828182846;
export default function(x) {
return Math.exp(x);
}
```
上面代码中的`export *`,表示再输出`circle`模块的所有属性和方法。注意,`export *`命令会忽略`circle`模块的`default`方法。然后,上面代码又输出了自定义的`e`变量和默认方法。
这时,也可以将`circle`的属性或方法,改名后再输出。
```javascript
// circleplus.js
export { area as circleArea } from 'circle';
```
上面代码表示,只输出`circle`模块的`area`方法,且将其改名为`circleArea`
加载上面模块的写法如下。
```javascript
// main.js
import * as math from 'circleplus';
import exp from 'circleplus';
console.log(exp(math.e));
```
上面代码中的`import exp`表示,将`circleplus`模块的默认方法加载为`exp`方法。
## 跨模块常量
本书介绍`const`命令的时候说过,`const`声明的常量只在当前代码块有效。如果想设置跨模块的常量(即跨多个文件),或者说一个值要被多个模块共享,可以采用下面的写法。
```javascript
// constants.js 模块
export const A = 1;
export const B = 3;
export const C = 4;
// test1.js 模块
import * as constants from './constants';
console.log(constants.A); // 1
console.log(constants.B); // 3
// test2.js 模块
import {A, B} from './constants';
console.log(A); // 1
console.log(B); // 3
```
如果要使用的常量非常多,可以建一个专门的`constants`目录,将各种常量写在不同的文件里面,保存在该目录下。
```javascript
// constants/db.js
export const db = {
url: 'http://my.couchdbserver.local:5984',
admin_username: 'admin',
admin_password: 'admin password'
};
// constants/user.js
export const users = ['root', 'admin', 'staff', 'ceo', 'chief', 'moderator'];
```
然后,将这些文件输出的常量,合并在`index.js`里面。
```javascript
// constants/index.js
export {db} from './db';
export {users} from './users';
```
使用的时候,直接加载`index.js`就可以了。
```javascript
// script.js
import {db, users} from './constants/index';
```
## import()
### 简介
前面介绍过,`import`命令会被 JavaScript 引擎静态分析,先于模块内的其他语句执行(`import`命令叫做“连接” binding 其实更合适)。所以,下面的代码会报错。
```javascript
// 报错
if (x === 2) {
import MyModual from './myModual';
}
```
上面代码中,引擎处理`import`语句是在编译时,这时不会去分析或执行`if`语句,所以`import`语句放在`if`代码块之中毫无意义,因此会报句法错误,而不是执行时错误。也就是说,`import``export`命令只能在模块的顶层,不能在代码块之中(比如,在`if`代码块之中,或在函数之中)。
这样的设计,固然有利于编译器提高效率,但也导致无法在运行时加载模块。在语法上,条件加载就不可能实现。如果`import`命令要取代 Node 的`require`方法,这就形成了一个障碍。因为`require`是运行时加载模块,`import`命令无法取代`require`的动态加载功能。
```javascript
const path = './' + fileName;
const myModual = require(path);
```
上面的语句就是动态加载,`require`到底加载哪一个模块,只有运行时才知道。`import`命令做不到这一点。
[ES2020提案](https://github.com/tc39/proposal-dynamic-import) 引入`import()`函数,支持动态加载模块。
```javascript
import(specifier)
```
上面代码中,`import`函数的参数`specifier`,指定所要加载的模块的位置。`import`命令能够接受什么参数,`import()`函数就能接受什么参数,两者区别主要是后者为动态加载。
`import()`返回一个 Promise 对象。下面是一个例子。
```javascript
const main = document.querySelector('main');
import(`./section-modules/${someVariable}.js`)
.then(module => {
module.loadPageInto(main);
})
.catch(err => {
main.textContent = err.message;
});
```
`import()`函数可以用在任何地方,不仅仅是模块,非模块的脚本也可以使用。它是运行时执行,也就是说,什么时候运行到这一句,就会加载指定的模块。另外,`import()`函数与所加载的模块没有静态连接关系,这点也是与`import`语句不相同。`import()`类似于 Node.js 的`require()`方法,区别主要是前者是异步加载,后者是同步加载。
由于`import()`返回 Promise
对象,所以需要使用`then()`方法指定处理函数。考虑到代码的清晰,更推荐使用`await`命令。
```javascript
async function renderWidget() {
const container = document.getElementById('widget');
if (container !== null) {
// 等同于
// import("./widget").then(widget => {
// widget.render(container);
// });
const widget = await import('./widget.js');
widget.render(container);
}
}
renderWidget();
```
上面示例中,`await`命令后面就是使用`import()`,对比`then()`的写法明显更简洁易读。
### 适用场合
下面是`import()`的一些适用场合。
1按需加载。
`import()`可以在需要的时候,再加载某个模块。
```javascript
button.addEventListener('click', event => {
import('./dialogBox.js')
.then(dialogBox => {
dialogBox.open();
})
.catch(error => {
/* Error handling */
})
});
```
上面代码中,`import()`方法放在`click`事件的监听函数之中,只有用户点击了按钮,才会加载这个模块。
2条件加载
`import()`可以放在`if`代码块,根据不同的情况,加载不同的模块。
```javascript
if (condition) {
import('moduleA').then(...);
} else {
import('moduleB').then(...);
}
```
上面代码中,如果满足条件,就加载模块 A否则加载模块 B。
3动态的模块路径
`import()`允许模块路径动态生成。
```javascript
import(f())
.then(...);
```
上面代码中,根据函数`f`的返回结果,加载不同的模块。
### 注意点
`import()`加载模块成功以后,这个模块会作为一个对象,当作`then`方法的参数。因此,可以使用对象解构赋值的语法,获取输出接口。
```javascript
import('./myModule.js')
.then(({export1, export2}) => {
// ...·
});
```
上面代码中,`export1``export2`都是`myModule.js`的输出接口,可以解构获得。
如果模块有`default`输出接口,可以用参数直接获得。
```javascript
import('./myModule.js')
.then(myModule => {
console.log(myModule.default);
});
```
上面的代码也可以使用具名输入的形式。
```javascript
import('./myModule.js')
.then(({default: theDefault}) => {
console.log(theDefault);
});
```
如果想同时加载多个模块,可以采用下面的写法。
```javascript
Promise.all([
import('./module1.js'),
import('./module2.js'),
import('./module3.js'),
])
.then(([module1, module2, module3]) => {
···
});
```
`import()`也可以用在 async 函数之中。
```javascript
async function main() {
const myModule = await import('./myModule.js');
const {export1, export2} = await import('./myModule.js');
const [module1, module2, module3] =
await Promise.all([
import('./module1.js'),
import('./module2.js'),
import('./module3.js'),
]);
}
main();
```
## import.meta
开发者使用一个模块时,有时需要知道模板本身的一些信息(比如模块的路径)。[ES2020](https://github.com/tc39/proposal-import-meta) 为 import 命令添加了一个元属性`import.meta`,返回当前模块的元信息。
`import.meta`只能在模块内部使用,如果在模块外部使用会报错。
这个属性返回一个对象,该对象的各种属性就是当前运行的脚本的元信息。具体包含哪些属性,标准没有规定,由各个运行环境自行决定。一般来说,`import.meta`至少会有下面两个属性。
**1import.meta.url**
`import.meta.url`返回当前模块的 URL 路径。举例来说,当前模块主文件的路径是`https://foo.com/main.js``import.meta.url`就返回这个路径。如果模块里面还有一个数据文件`data.txt`,那么就可以用下面的代码,获取这个数据文件的路径。
```javascript
new URL('data.txt', import.meta.url)
```
注意Node.js 环境中,`import.meta.url`返回的总是本地路径,即`file:URL`协议的字符串,比如`file:///home/user/foo.js`
**2import.meta.scriptElement**
`import.meta.scriptElement`是浏览器特有的元属性,返回加载模块的那个`<script>`元素,相当于`document.currentScript`属性。
```javascript
// HTML 代码为
// <script type="module" src="my-module.js" data-foo="abc"></script>
// my-module.js 内部执行下面的代码
import.meta.scriptElement.dataset.foo
// "abc"
```