ECMAScript 字符串的新增方法

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介绍字符串对象的新增方法

字符串的新增方法

本章介绍字符串对象的新增方法。

String.fromCodePoint()

ES5 提供String.fromCharCode()方法，用于从 Unicode 码点返回对应字符，但是这个方法不能识别码点大于0xFFFF的字符。

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，可以识别大于0xFFFF的字符，弥补了String.fromCharCode()方法的不足。在作用上，正好与下面的codePointAt()方法相反。

String.fromCodePoint(0x20BB7)

上面代码中，如果String.fromCodePoint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。

String.raw()

ES6 还为原生的 String 对象，提供了一个raw()方法。该方法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，往往用于模板字符串的处理方法。

如果原字符串的斜杠已经转义，那么String.raw()会进行再次转义。

String.raw`Hi\\n`
// 返回 "Hi\\\\n"
 
String.raw`Hi\\n` === "Hi\\\\n" // true

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()本质上是一个正常的函数，只是专用于模板字符串的标签函数。如果写成正常函数的形式，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，对应模板字符串解析后的值。

// `foo${1 + 2}bar`
// 等同于
String.raw({ raw: ['foo', 'bar'] }, 1 + 2) // "foo3bar"

上面代码中，String.raw()方法的第一个参数是一个对象，它的raw属性等同于原始的模板字符串解析后得到的数组。

作为函数，String.raw()的代码实现基本如下。

String.raw = function (strings, ...values) {
  let output = '';
  let index;
  for (index = 0; index < values.length; index++) {
    output += strings.raw[index] + values[index];
  }
 
  output += strings.raw[index]
  return output;
}

实例方法：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。

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”（注意，这个字不是“吉祥”的“吉”）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。

let s = '𠮷a';
 
s.codePointAt(0) // 134071
s.codePointAt(1) // 57271
 
s.codePointAt(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。

let s = '𠮷a';
 
s.codePointAt(0).toString(16) // "20bb7"
s.codePointAt(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codePointAt()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。

let s = '𠮷a';
for (let ch of s) {
  console.log(ch.codePointAt(0).toString(16));
}
// 20bb7
// 61

另一种方法也可以，使用扩展运算符（...）进行展开运算。

let arr = [...'𠮷a']; // arr.length === 2
arr.forEach(
  ch => console.log(ch.codePointAt(0).toString(16))
);
// 20bb7
// 61

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。

function is32Bit(c) {
  return c.codePointAt(0) > 0xFFFF;
}
 
is32Bit("𠮷") // true
is32Bit("a") // false

实例方法：normalize()

许多欧洲语言有语调符号和重音符号。为了表示它们，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。

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。

normalize方法可以接受一个参数来指定normalize的方式，参数的四个可选值如下。

  • 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。

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。

实例方法：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原字符串的头部。
  • endsWith()：返回布尔值，表示参数字符串是否在原字符串的尾部。
let 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。

let 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。

实例方法：repeat()

repeat方法返回一个新字符串，表示将原字符串重复n次。

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

参数如果是小数，会被取整。

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

如果repeat的参数是负数或者Infinity，会报错。

'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。

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

参数NaN等同于 0。

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

如果repeat的参数是字符串，则会先转换成数字。

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

实例方法：padStart()，padEnd()

ES2017 引入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。

'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，第一个参数是字符串补全生效的最大长度，第二个参数是用来补全的字符串。

如果原字符串的长度，等于或大于最大长度，则字符串补全不生效，返回原字符串。

'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最大长度，则会截去超出位数的补全字符串。

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

如果省略第二个参数，默认使用空格补全长度。

'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。

'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。

'12'.padStart(10, 'YYYY-MM-DD') // "YYYY-MM-12"
'09-12'.padStart(10, 'YYYY-MM-DD') // "YYYY-09-12"

实例方法：trimStart()，trimEnd()

ES2019 对字符串实例新增了trimStart()和trimEnd()这两个方法。它们的行为与trim()一致，trimStart()消除字符串头部的空格，trimEnd()消除尾部的空格。它们返回的都是新字符串，不会修改原始字符串。

const s = '  abc  ';
 
s.trim() // "abc"
s.trimStart() // "abc  "
s.trimEnd() // "  abc"

上面代码中，trimStart()只消除头部的空格，保留尾部的空格。trimEnd()也是类似行为。

除了空格键，这两个方法对字符串头部（或尾部）的 tab 键、换行符等不可见的空白符号也有效。

浏览器还部署了额外的两个方法，trimLeft()是trimStart()的别名，trimRight()是trimEnd()的别名。

实例方法：matchAll()

matchAll()方法返回一个正则表达式在当前字符串的所有匹配，详见《正则的扩展》的一章。

实例方法：replaceAll()

历史上，字符串的实例方法replace()只能替换第一个匹配。

'aabbcc'.replace('b', '_')
// 'aa_bcc'

上面例子中，replace()只将第一个b替换成了下划线。

如果要替换所有的匹配，不得不使用正则表达式的g修饰符。

'aabbcc'.replace(/b/g, '_')
// 'aa__cc'

正则表达式毕竟不是那么方便和直观，ES2021 引入了replaceAll()方法，可以一次性替换所有匹配。

'aabbcc'.replaceAll('b', '_')
// 'aa__cc'

它的用法与replace()相同，返回一个新字符串，不会改变原字符串。

String.prototype.replaceAll(searchValue, replacement)

上面代码中，searchValue是搜索模式，可以是一个字符串，也可以是一个全局的正则表达式（带有g修饰符）。

如果searchValue是一个不带有g修饰符的正则表达式，replaceAll()会报错。这一点跟replace()不同。

// 不报错
'aabbcc'.replace(/b/, '_')
 
// 报错
'aabbcc'.replaceAll(/b/, '_')

上面例子中，/b/不带有g修饰符，会导致replaceAll()报错。

replaceAll()的第二个参数replacement是一个字符串，表示替换的文本，其中可以使用一些特殊字符串。

  • $&：匹配的字符串。
  • $`：匹配结果前面的文本。
  • $'：匹配结果后面的文本。
  • $n：匹配成功的第n组内容，n是从1开始的自然数。这个参数生效的前提是，第一个参数必须是正则表达式。
  • $$：指代美元符号$。

下面是一些例子。

// $& 表示匹配的字符串，即`b`本身
// 所以返回结果与原字符串一致
'abbc'.replaceAll('b', '$&')
// 'abbc'
 
// $` 表示匹配结果之前的字符串
// 对于第一个`b`，$` 指代`a`
// 对于第二个`b`，$` 指代`ab`
'abbc'.replaceAll('b', '$`')
// 'aaabc'
 
// $' 表示匹配结果之后的字符串
// 对于第一个`b`，$' 指代`bc`
// 对于第二个`b`，$' 指代`c`
'abbc'.replaceAll('b', `$'`)
// 'abccc'
 
// $1 表示正则表达式的第一个组匹配，指代`ab`
// $2 表示正则表达式的第二个组匹配，指代`bc`
'abbc'.replaceAll(/(ab)(bc)/g, '$2$1')
// 'bcab'
 
// $$ 指代 $
'abc'.replaceAll('b', '$$')
// 'a$c'

replaceAll()的第二个参数replacement除了为字符串，也可以是一个函数，该函数的返回值将替换掉第一个参数searchValue匹配的文本。

'aabbcc'.replaceAll('b', () => '_')
// 'aa__cc'

上面例子中，replaceAll()的第二个参数是一个函数，该函数的返回值会替换掉所有b的匹配。

这个替换函数可以接受多个参数。第一个参数是捕捉到的匹配内容，第二个参数捕捉到是组匹配（有多少个组匹配，就有多少个对应的参数）。此外，最后还可以添加两个参数，倒数第二个参数是捕捉到的内容在整个字符串中的位置，最后一个参数是原字符串。

const str = '123abc456';
const regex = /(\d+)([a-z]+)(\d+)/g;
 
function replacer(match, p1, p2, p3, offset, string) {
  return [p1, p2, p3].join(' - ');
}
 
str.replaceAll(regex, replacer)
// 123 - abc - 456

上面例子中，正则表达式有三个组匹配，所以replacer()函数的第一个参数match是捕捉到的匹配内容（即字符串123abc456），后面三个参数p1、p2、p3则依次为三个组匹配。

实例方法：at()

at()方法接受一个整数作为参数，返回参数指定位置的字符，支持负索引（即倒数的位置）。

const str = 'hello';
str.at(1) // "e"
str.at(-1) // "o"

如果参数位置超出了字符串范围，at()返回undefined。

该方法来自数组添加的at()方法，目前还是一个第三阶段的提案，可以参考《数组》一章的介绍。

实例方法：toWellFormed()

ES2024 引入了新的字符串方法toWellFormed()，用来处理 Unicode 的代理字符对问题（surrogates）。

JavaScript 语言内部使用 UTF-16 格式，表示每个字符。UTF-16 只有16位，只能表示码点在U+0000到U+FFFF之间的 Unicode 字符。对于码点大于U+FFFF的 Unicode 字符（即码点大于16位的字符，U+10000到U+10FFFF），解决办法是使用代理字符对，即用两个 UTF-16 字符组合表示。

具体来说，UTF-16 规定，U+D800至U+DFFF是空字符段，专门留给代理字符对使用。只要遇到这个范围内的码点，就知道它是代理字符对，本身没有意义，必须两个字符结合在一起解读。其中，前一个字符的范围规定为0xD800到0xDBFF之间，后一个字符的范围规定为0xDC00到0xDFFF之间。举例来说，码点U+1D306对应的字符为𝌆，它写成 UTF-16 就是0xD834 0xDF06。

但是，字符串里面可能会出现单个代理字符对，即U+D800至U+DFFF里面的字符，它没有配对的另一个字符，无法进行解读，导致出现各种状况。

.toWellFormed()就是为了解决这个问题，不改变原始字符串，返回一个新的字符串，将原始字符串里面的单个代理字符对，都替换为U+FFFD，从而可以在任何正常处理字符串的函数里面使用。