模拟实现call,apply 和 bind

Clloz · · 87次浏览 ·

前言

callapplybindFunction.prototype 上的三个方法,他们能让我们指定函数执行的上下文和参数。关于他们的区别,可以参考我的另一篇文章 apply和call, bing方法的应用。为了加深对他们的理解,就动手实现一下模拟的 callapplybind

模拟 call

callapply 的主要区别就是参数的形式,本质并没有不同,我们实现了其中一个另一个也就解决了,这里我们详细说一下 call 实现的过程。

我们先来看看 ES5 标准中对 call 的定义:当以 thisArg 和可选的 arg1, arg2 等等作为参数在一个 func 对象上调用 call 方法,采用如下步骤:

  • 如果 IsCallable(func)false, 则抛出一个 TypeError 异常。
  • argList 为一个空列表。
  • 如果调用这个方法的参数多于一个,则从 arg1 开始以从左到右的顺序将每个参数插入为 argList 的最后一个元素。
  • 提供 thisArg 作为 this 值并以 argList 作为参数列表,调用 func[[Call]]内部方法,返回结果。
  • call 方法的 length 属性是 1

在外面传入的 thisArg 值会修改并成为 this 值。thisArgundefinednull 时它会被替换成全局对象,所有其他值会被应用 ToObject 并将结果作为 this 值,这是第三版引入的更改。

所以我们要做的事情很简单,就是将 call 的第一个参数作为函数执行的 thiscall 的后面其他参数作为函数执行的参数执行函数即可。

改变函数的 this 就需要改变函数的调用方式,直接调用的话 this 指向的是全局对象。我们很容易想到的就是将函数作为一个方法添加到 thisArg 上。但是这样 thisArg 上就多了一个属性,改变了 thisArg,所以我们要在函数调用完之后用 delete 删除这个属性。这样处理虽然还是能在函数中的 this 中看到我们添加的属性(因为我们删除是在函数调用之后),和 原版call 不一样,不过目前我能想到的只有这么解决。我们可以用 Symbol 来让这个新添加的方法不可访问,不过 SymbolES6 的新特性,而 callapply 都是在 es3 就支持的方法,所以这里我们也可以用 Math.random() 生成一串随机数作为键名,或者用 new Date().getTime() 生成时间戳也可以,这样做的另一个原因就是防止和 thisArg 中原有的属性名冲突 :joy:。下面的代码可以看出两者的区别。

//this is a testing javascript file

Function.prototype._call = function (thisArg) {
    thisArg.func = this;
    thisArg.func();
    delete thisArg.func
}

let obj1 = {}
let obj2 = {}

function iscalled() {
    console.log(Object.getOwnPropertyNames(this))
}

iscalled._call(obj1) //['func']
iscalled.call(obj2) //[]
console.log(Object.getOwnPropertyNames(obj1)) //[]

thisArg 后面的参数作为函数调用的参数我们可以用一个数组将所有的参数 push 进去。但是执行的时候如何调用这个数组作为参数呢。我们比较容易想到用 es6 的扩展运算符 ... 这样调用 thisArg.func(...argList),这样确实能解决问题,但和上面的 Symbol 一样,扩展运算符是一个 ES6 的特性,我们想要模拟实现一个 es3 的方法。所以这里我们可以用拼接字符串然后用 eval 调用的方式来执行代码。最后的实现如下:

Function.prototype._call = function (thisArg) {
    //判断this是否是函数
    if (typeof this !== 'function') {
        throw new TypeError(this + ' is not a function');
    }

    //thisArg 为 undefined 或者 null 则转为全局对象
    if (thisArg === void(0) || thisArg === null) {
        thisArg = window;
    } else {
        //thisArg 不是对象为其包装
        thisArg = new Object(thisArg)
    }
    console.log(thisArg)

    let argList = [];
    const FUNC = Symbol('func');
    thisArg[FUNC] = this;

    for (let i = 1; i < arguments.length; i++) {
        //es6
        //argList.push(arguments[i])

        //es3
        argList.push('arguments[' + i + ']');
    }
    //es6
    //let result = thisArg[FUNC](...argList);

    //es3
    let result = eval('thisArg[FUNC](' + argList + ')'); //这里会调用 `Array.prototype.toString()` 进行argList的类型转换
    delete thisArg[FUNC];
    return result;
}

// 测试
var value = 1;

var obj = {
    value: 2
}

function beCalled(name, age) {
    console.log(this.value);
    return {
        value: this.value,
        name: name,
        age: age
    }
}

beCalled._call(null); // 1 thisArg: window
beCalled._call(undefined); 1 thisArg: window
beCalled._call(1) // undefined thisArg: Number(1)

console.log(beCalled._call(obj, 'clloz', '28')); //2 {value: 2, name: "clloz", age: "28"}

thisArg 进行了一些判断,如果是 undefined null 就转为全局对象(判断 undefined 最好是使用 void(0),因为在非全局作用域 windowundefined 都是能被修改的),如果不是对象则用 Object() 进行包装。

模拟 apply

有了 call 经验,实现 apply 就比较简单了,我们只是取参数的方式变化一下即可。我们需要判断一下 apply 的第二个参数是否是一个可用的数组。具体代码如下:

Function.prototype._apply = function (thisArg, args) {
    //判断this是否是函数
    if (typeof this !== 'function') {
        throw new TypeError(this + ' is not a function');
    }

    //thisArg 为 undefined 或者 null 则转为全局对象
    if (thisArg === void(0) || thisArg === null) {
        thisArg = window;
    } else {
        //thisArg 不是对象为其包装
        thisArg = new Object(thisArg)
    }

    const FUNC = Symbol('func');
    thisArg[FUNC] = this;
    let argList = []
    let result;

    if (!argList) {
        result = thisArg[FUNC]();
    } else {
        for (let i = 0; i < args.length; i++) {
            argList.push('args[' + i + ']');
        }
        result = eval('thisArg[FUNC](' + argList + ')');
    }

    delete thisArg[FUNC];
    return result;
}

// 测试一下
var value = 1;

var obj = {
    value: 2
}

function beCalled(name, age) {
    console.log(this.value);
    return {
        value: this.value,
        name: name,
        age: age
    }
}

beCalled._apply(null); // 2
beCalled._apply(undefined);
beCalled._apply(1)

console.log(beCalled._apply(obj, ['clloz', '28']));

模拟 bind

bind 是返回一个指定了 this 的函数,同时这个函数支持 new 调用,使用 new 调用则指定的 this 不生效。

在模拟 bind 之前,我们先看一下 Function.prototype.bind 上的一个例子,这个例子我在 apply和call, bing方法的应用 里面也谈过,不过今天看了下自己还不是很透彻就再讲一遍,感觉还是有助于对于本文知识点,包括是函数的理解的。

//给 Array.prototype.slice 一个别名,方便调用
var slice = Array.prototype.slice;

slice.apply(arguments);

//也可以这样用bind实现
var unboundSlice = Array.prototype.slice;
var slice = Function.prototype.apply.bind(unboundSlice);

slice(arguments);

上面的两段代码实现的都是实现 Array.prototype.slice 的快捷调用,让我们不用每次都输入一长串字符,直接一个 slice 就可以了。不过第一种实现,我们需要显示的使用 slice.apply,第二种实现则直接使用 slice 即可。这是如何实现的呢?

首先我们要明白,apply 本身就是一个函数,它是在 Function.prototype 上定义的一个函数,所有函数都能调用它。当我们用 func.apply() 调用 apply 的时候,本质就是以 func 作为 this 调用 apply。那么第二种实现就是用 Array.prototype.slice 作为 this 创建 apply 的一个绑定函数。当我们调用这个绑定函数的时候就相当于调用 Array.prototype.slice.apply()

Function.prototype.call.bind(func) 或者 Function.prototype.apply.bind(func) 就可以直接理解为返回的绑定函数是 func.call 或者 func.apply

当我们需要频繁调用一个指定 this 的函数,我们可以用 bind 来实现快捷调用。举个例子子,我们相对类数组对象(比如
arguments)执行数组方法(比如 slice),我们一般是 Array.prototype.slice.apply(arguments),当我们需要频繁使用这个方法的时候,我们可能会这样 let slice = Array.prototype.slice; slice.apply(arguments);。如果我们使用 bind,我们可以直接 slice(arguments) 这样调用,更方便,具体实现看下面的代码。


实现 bind 主要有三个点,返回一个函数,可以预设参数以及生成的绑定函数可以使用 new 操作符。

返回函数和预设参数我们可以用 apply 来实现,大致的效果如下。

Function.prototype._bind = function (thisArg) {
    let self = this;
    let args = Array.prototype.slice.call(arguments, 1);
    let fBound = function () {
        let bindArgs = Array.prototype.slice.call(arguments);
        return self.apply(thisArg, args.concat(bindArgs));
    }
    return fBound;
}

function sum(c, d) {
    return this.a + this.b + c + d;
}

let obj = {a: 1, b: 2}

let t = sum._bind(obj, 3);

console.log(t(4)) //10

下面就是要实现 new 调用。如果你对 new 操作符不熟悉,可以先看一下 JavaScript 中的 new 操作符和实现。当使用 new 调用绑定函数,this 将指向绑定函数的原型,我们要的效果是原型指向的是原函数的 prototype,那么最直接的想法就是将绑定函数的 prototype 指向原函数的 prototype 即可。但是这样做有一个问题就是当我们后面改变绑定函数的 prototype,原函数的 prototype 也会被修改,他们指向的是同一个对象。基于这样的原因我们需要在中间加一层。最终的实现如下:

Function.prototype._bind = function (thisArg) {
    if (typeof this !== 'function') {
        throw new TypeError('Function.prototype.bind - what is trying to be bound is not callable');
    }
    let self = this;
    let args = Array.prototype.slice.call(arguments, 1);

    let fNOP = function () {};
    let fBound = function () {
        let bindArgs = Array.prototype.slice.call(arguments);
        return self.apply(this instanceof fNOP ? this : thisArg, args.concat(bindArgs));
    }

    fNOP.prototype = this.prototype;
    fBound.prototype = new fNOP();

    return fBound;
}

function sum(c, d) {
    console.log(this.a, this.b) //undefined undefined
    this.a = c;
    this.b = d;
}

let obj = {a: 1, b: 2}

let t = sum._bind(obj, 3);

let m = new t(4, 5)

console.log(m) //{3, 4}

我们可以看到最后结果使用的参数是 bind 的时添加的一个参数和 new 添加的第一个参数,new 的多余参数被忽略。这也是 bind 的另一个功能,可以预设参数。而我们也发现 bind 绑定的 obj 没有生效,这部分我们是用 instanceof 判断调用绑定函数时的 this 来判断的,如果是 new 调用,那么这个 thisfNOP 的实例(如果是直接调用,那么这个 this 会是全局对象,浏览器环境就是 window 对象)。

关于原生的 bind 和我们这个 bind 还有一个区别就是原生的 bind 生成的绑定函数的 prototypeundefined,并且同时 newObj instanceof 绑定函数 返回时 true,这是违反我们对 instanceof 的理解的,我在标准中也没有找到合理的解释。我们这里实现的绑定函数的 prototype 就是 new fNOP(),在我们的代码里,t.prototype.__proto__ === sum.prototype 将返回 true。关于这一点,在我的另一片文章 apply和call, bing方法的应用bind 章节有更详细的说明

参考文章

  1. JavaScript深入之call和apply的模拟实现
  2. JavaScript 深入之 bind 实现
  3. Function.prototype.bind – MDN
  4. 面试官问:能否模拟实现JS的call和apply方法

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