面試官問:能否模擬實現JS的bind方法

若川發表於2018-11-21

前言

用過React的同學都知道,經常會使用bind來繫結this

import React, { Component } from `react`;
class TodoItem extends Component{
    constructor(props){
        super(props);
        this.handleClick = this.handleClick.bind(this);
    }
    handleClick(){
        console.log(`handleClick`);
    }
    render(){
        return  (
            <div onClick={this.handleClick}>點選</div>
        );
    };
}
export default TodoItem;

那麼面試官可能會問是否想過bind到底做了什麼,怎麼模擬實現呢。

附上之前寫文章寫過的一段話:已經有很多模擬實現bind的文章,為什麼自己還要寫一遍呢。學習就好比是座大山,人們沿著不同的路登山,分享著自己看到的風景。你不一定能看到別人看到的風景,體會到別人的心情。只有自己去登山,才能看到不一樣的風景,體會才更加深刻。

先看一下bind是什麼。從上面的React程式碼中,可以看出bind執行後是函式,並且每個函式都可以執行呼叫它。
眼見為實,耳聽為虛。讀者可以在控制檯一步步點開例子1中的obj:

var obj = {};
console.log(obj);
console.log(typeof Function.prototype.bind); // function
console.log(typeof Function.prototype.bind());  // function
console.log(Function.prototype.bind.name);  // bind
console.log(Function.prototype.bind().name);  // bound

codeFunction.prototype.bind/code

因此可以得出結論1:

1、bindFunctoin原型鏈中Function.prototype的一個屬性,每個函式都可以呼叫它。<br/>
2、bind本身是一個函式名為bind的函式,返回值也是函式,函式名是bound 。(打出來就是bound加上一個空格)。
知道了bind是函式,就可以傳參,而且返回值`bound `也是函式,也可以傳參,就很容易寫出例子2

後文統一 bound 指原函式original bind之後返回的函式,便於說明。

var obj = {
    name: `軒轅Rowboat`,
};
function original(a, b){
    console.log(this.name);
    console.log([a, b]);
    return false;
}
var bound = original.bind(obj, 1);
var boundResult = bound(2); // `軒轅Rowboat`, [1, 2]
console.log(boundResult); // false
console.log(original.bind.name); // `bind`
console.log(original.bind.length); // 1
console.log(original.bind().length); // 2 返回original函式的形參個數
console.log(bound.name); // `bound original`
console.log((function(){}).bind().name); // `bound `
console.log((function(){}).bind().length); // 0

由此可以得出結論2:

1、呼叫bind的函式中的this指向bind()函式的第一個引數。

2、傳給bind()的其他引數接收處理了,bind()之後返回的函式的引數也接收處理了,也就是說合並處理了。

3、並且bind()後的namebound + 空格 + 呼叫bind的函式名。如果是匿名函式則是bound + 空格

4、bind後的返回值函式,執行後返回值是原函式(original)的返回值。

5、bind函式形參(即函式的length)是1bind後返回的bound函式形參不定,根據繫結的函式原函式(original)形參個數確定。

根據結論2:我們就可以簡單模擬實現一個簡版bindFn

// 第一版 修改this指向,合併引數
Function.prototype.bindFn = function bind(thisArg){
    if(typeof this !== `function`){
        throw new TypeError(this + `must be a function`);
    }
    // 儲存函式本身
    var self = this;
    // 去除thisArg的其他引數 轉成陣列
    var args = [].slice.call(arguments, 1);
    var bound = function(){
        // bind返回的函式 的引數轉成陣列
        var boundArgs = [].slice.call(arguments);
        // apply修改this指向,把兩個函式的引數合併傳給self函式,並執行self函式,返回執行結果
        return self.apply(thisArg, args.concat(boundArgs));
    }
    return bound;
}
// 測試
var obj = {
    name: `軒轅Rowboat`,
};
function original(a, b){
    console.log(this.name);
    console.log([a, b]);
}
var bound = original.bindFn(obj, 1);
bound(2); // `軒轅Rowboat`, [1, 2]

如果面試官看到你答到這裡,估計對你的印象60、70分應該是會有的。
但我們知道函式是可以用new來例項化的。那麼bind()返回值函式會是什麼表現呢。

接下來看例子3

var obj = {
    name: `軒轅Rowboat`,
};
function original(a, b){
    console.log(`this`, this); // original {}
    console.log(`typeof this`, typeof this); // object
    this.name = b;
    console.log(`name`, this.name); // 2
    console.log(`this`, this);  // original {name: 2}
    console.log([a, b]); // 1, 2
}
var bound = original.bind(obj, 1);
var newBoundResult = new bound(2);
console.log(newBoundResult, `newBoundResult`); // original {name: 2}

例子3種可以看出this指向了new bound()生成的新物件。

可以分析得出結論3:

1、bind原先指向obj的失效了,其他引數有效。

2、new bound的返回值是以original原函式構造器生成的新物件。original原函式的this指向的就是這個新物件。
另外前不久寫過一篇文章:面試官問:能否模擬實現JS的new操作符。簡單摘要:
new做了什麼:

1.建立了一個全新的物件。<br/>
2.這個物件會被執行[[Prototype]](也就是__proto__)連結。<br/>
3.生成的新物件會繫結到函式呼叫的this。<br/>
4.通過new建立的每個物件將最終被[[Prototype]]連結到這個函式的prototype物件上。<br/>
5.如果函式沒有返回物件型別Object(包含Functoin, Array, Date, RegExg, Error),那麼new表示式中的函式呼叫會自動返回這個新的物件。

所以相當於new呼叫時,bind的返回值函式bound內部要模擬實現new實現的操作。
話不多說,直接上程式碼。

// 第三版 實現new呼叫
Function.prototype.bindFn = function bind(thisArg){
    if(typeof this !== `function`){
        throw new TypeError(this + ` must be a function`);
    }
    // 儲存呼叫bind的函式本身
    var self = this;
    // 去除thisArg的其他引數 轉成陣列
    var args = [].slice.call(arguments, 1);
    var bound = function(){
        // bind返回的函式 的引數轉成陣列
        var boundArgs = [].slice.call(arguments);
        var finalArgs = args.concat(boundArgs);
        // new 呼叫時,其實this instanceof bound判斷也不是很準確。es6 new.target就是解決這一問題的。
        if(this instanceof bound){
            // 這裡是實現上文描述的 new 的第 1, 2, 4 步
            // 1.建立一個全新的物件
            // 2.並且執行[[Prototype]]連結
            // 4.通過`new`建立的每個物件將最終被`[[Prototype]]`連結到這個函式的`prototype`物件上。
            // self可能是ES6的箭頭函式,沒有prototype,所以就沒必要再指向做prototype操作。
            if(self.prototype){
                // ES5 提供的方案 Object.create()
                // bound.prototype = Object.create(self.prototype);
                // 但 既然是模擬ES5的bind,那瀏覽器也基本沒有實現Object.create()
                // 所以採用 MDN ployfill方案 https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/JavaScript/Reference/Global_Objects/Object/create
                function Empty(){}
                Empty.prototype = self.prototype;
                bound.prototype = new Empty();
            }
            // 這裡是實現上文描述的 new 的第 3 步
            // 3.生成的新物件會繫結到函式呼叫的`this`。
            var result = self.apply(this, finalArgs);
            // 這裡是實現上文描述的 new 的第 5 步
            // 5.如果函式沒有返回物件型別`Object`(包含`Functoin`, `Array`, `Date`, `RegExg`, `Error`),
            // 那麼`new`表示式中的函式呼叫會自動返回這個新的物件。
            var isObject = typeof result === `object` && result !== null;
            var isFunction = typeof result === `function`;
            if(isObject || isFunction){
                return result;
            }
            return this;
        }
        else{
            // apply修改this指向,把兩個函式的引數合併傳給self函式,並執行self函式,返回執行結果
            return self.apply(thisArg, finalArgs);
        }
    };
    return bound;
}

面試官看到這樣的實現程式碼,基本就是滿分了,心裡獨白:這小夥子/小姑娘不錯啊。不過可能還會問this instanceof bound不準確問題。
上文註釋中提到this instanceof bound也不是很準確,ES6 new.target很好的解決這一問題,我們舉個例子4:

instanceof 不準確,ES6 new.target很好的解決這一問題

function Student(name){
    if(this instanceof Student){
        this.name = name;
        console.log(`name`, name);
    }
    else{
        throw new Error(`必須通過new關鍵字來呼叫Student。`);
    }
}
var student = new Student(`軒轅`);
var notAStudent = Student.call(student, `Rowboat`); // 不丟擲錯誤,且執行了。
console.log(student, `student`, notAStudent, `notAStudent`);

function Student2(name){
    if(typeof new.target !== `undefined`){
        this.name = name;
        console.log(`name`, name);
    }
    else{
        throw new Error(`必須通過new關鍵字來呼叫Student2。`);
    }
}
var student2 = new Student2(`軒轅`);
var notAStudent2 = Student2.call(student2, `Rowboat`);
console.log(student2, `student2`, notAStudent2, `notAStudent2`); // 丟擲錯誤

細心的同學可能會發現了這版本的程式碼沒有實現bind後的bound函式的nameMDN Function.namelengthMDN Function.length。面試官可能也發現了這一點繼續追問,如何實現,或者問是否看過es5-shim的原始碼實現L201-L335。如果不限ES版本。其實可以用ES5Object.defineProperties來實現。

Object.defineProperties(bound, {
    `length`: {
        value: self.length,
    },
    `name`: {
        value: `bound ` + self.name,
    }
});

es5-shim的原始碼實現bind

直接附上原始碼(有刪減註釋和部分修改等)

var $Array = Array;
var ArrayPrototype = $Array.prototype;
var $Object = Object;
var array_push = ArrayPrototype.push;
var array_slice = ArrayPrototype.slice;
var array_join = ArrayPrototype.join;
var array_concat = ArrayPrototype.concat;
var $Function = Function;
var FunctionPrototype = $Function.prototype;
var apply = FunctionPrototype.apply;
var max = Math.max;
// 簡版 原始碼更復雜些。
var isCallable = function isCallable(value){
    if(typeof value !== `function`){
        return false;
    }
    return true;
};
var Empty = function Empty() {};
// 原始碼是 defineProperties
// 原始碼是bind筆者改成bindFn便於測試
FunctionPrototype.bindFn = function bind(that) {
    var target = this;
    if (!isCallable(target)) {
        throw new TypeError(`Function.prototype.bind called on incompatible ` + target);
    }
    var args = array_slice.call(arguments, 1);
    var bound;
    var binder = function () {
        if (this instanceof bound) {
            var result = apply.call(
                target,
                this,
                array_concat.call(args, array_slice.call(arguments))
            );
            if ($Object(result) === result) {
                return result;
            }
            return this;
        } else {
            return apply.call(
                target,
                that,
                array_concat.call(args, array_slice.call(arguments))
            );
        }
    };
    var boundLength = max(0, target.length - args.length);
    var boundArgs = [];
    for (var i = 0; i < boundLength; i++) {
        array_push.call(boundArgs, `$` + i);
    }
    // 這裡是Function構造方式生成形參length $1, $2, $3...
    bound = $Function(`binder`, `return function (` + array_join.call(boundArgs, `,`) + `){ return binder.apply(this, arguments); }`)(binder);

    if (target.prototype) {
        Empty.prototype = target.prototype;
        bound.prototype = new Empty();
        Empty.prototype = null;
    }
    return bound;
};

你說出es5-shim原始碼bind實現,感慨這程式碼真是高效、嚴謹。面試官心裡獨白可能是:你就是我要找的人,薪酬福利你可以和HR去談下。

最後總結一下

1、bindFunction原型鏈中的Function.prototype的一個屬性,它是一個函式,修改this指向,合併引數傳遞給原函式,返回值是一個新的函式。

2、bind返回的函式可以通過new呼叫,這時提供的this的引數被忽略,指向了new生成的全新物件。內部模擬實現了new操作符。

3、es5-shim原始碼模擬實現bind時用Function實現了length

事實上,平時其實很少需要使用自己實現的投入到生成環境中。但面試官通過這個面試題能考察很多知識。比如this指向,原型鏈,閉包,函式等知識,可以擴充套件很多。

讀者發現有不妥或可改善之處,歡迎指出。另外覺得寫得不錯,可以點個贊,也是對筆者的一種支援。

文章中的例子和測試程式碼放在githubbind模擬實現 githubbind模擬實現 預覽地址 F12看控制檯輸出,結合source皮膚檢視效果更佳。

// 最終版 刪除註釋 詳細註釋版請看上文
Function.prototype.bind = Function.prototype.bind || function bind(thisArg){
    if(typeof this !== `function`){
        throw new TypeError(this + ` must be a function`);
    }
    var self = this;
    var args = [].slice.call(arguments, 1);
    var bound = function(){
        var boundArgs = [].slice.call(arguments);
        var finalArgs = args.concat(boundArgs);
        if(this instanceof bound){
            if(self.prototype){
                function Empty(){}
                Empty.prototype = self.prototype;
                bound.prototype = new Empty();
            }
            var result = self.apply(this, finalArgs);
            var isObject = typeof result === `object` && result !== null;
            var isFunction = typeof result === `function`;
            if(isObject || isFunction){
                return result;
            }
            return this;
        }
        else{
            return self.apply(thisArg, finalArgs);
        }
    };
    return bound;
}

參考

OshotOkill翻譯的 深入理解ES6 簡體中文版 – 第三章 函式(雖然我是看的紙質書籍,但推薦下這本線上的書)
MDN Function.prototype.bind
冴羽: JavaScript深入之bind的模擬實現
《react狀態管理與同構實戰》侯策:從一道面試題,到“我可能看了假原始碼”

關於

作者:常以軒轅Rowboat若川為名混跡於江湖。前端路上 | PPT愛好者 | 所知甚少,唯善學。
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