JavaScript的语言知识有哪些

2024-04-02 19:55

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这篇文章将为大家详细讲解有关 JavaScript的语言知识有哪些，文章内容质量较高，因此小编分享给大家做个参考，希望大家阅读完这篇文章后对相关知识有一定的了解。

语言按语法分类

首先这里我们先讲一讲泛用的语言的分类学，在我们平时说话，我们讲的是中文，当我们去国外留学或者旅游，我们都会需要讲英文。不知道大家有没有这种经历，在国外时因为英文不是很好的时候，我们会把关键词凑起来这么一说，然后语法也不对，但是老外也听懂了。比如说 “很久不见”，我们就会说 "long time no see"，然后老外还觉得挺好用的，所有他们也就加语言里面了。

这类的语言有一个特点，就是它的语法没有一个严格的定义，所以我们叫它做 “非形式化语言”，典型的代表就是我们平时说的这些。

在计算机里面，大部分的语言都是 “形式语言” —— 形式语言它的特性是有一个形式化定义，它是非常的严谨严格。

然后在形式语言里面也是分类的，这里给大家讲一下其中一种就是 “乔姆斯基谱系”。

乔姆斯基谱系：是计算机科学中刻画形式文法表达能力的一个分类谱系，是由诺姆·乔姆斯基于 1956 年提出的。它包括四个层次.

非形式化语言

中文，英文

形式化语言 (乔姆斯基谱系)

0-型：无限制文法 —— 只要定义清楚了语言是什么样的
1-型：上下文相关文法 —— 同样的一个词、句的组合，它的上文、下文和内容相关的
2-型：上下文无关文法 —— 同样一个表达，不管放到哪里都是一样的意思
3-型：正则文法 —— 能够被正则表达式去描述的一种文法

在乔姆斯基谱系里面 0123 是一种包含关系，就是说一个上下文相关文法，它一定也属于 0-型，但是反过来就不一定了。

什么是产生式?(BNF)

产生式：在计算机中指 Tiger 编译器将源程序经过词法分析(Lexical Analysis)和语法分析(Syntax Analysis)后得到的一系列符合文法规则(Backus-Naur Form，BNF)的语句

巴科斯诺尔范式：即巴科斯范式(英语：Backus Normal Form，缩写为 BNF)是一种用于表示上下文无关文法的语言，上下文无关文法描述了一类形式语言。它是由约翰·巴科斯(John Backus)和彼得·诺尔(Peter Naur)首先引入的用来描述计算机语言语法的符号集。

终结符：最终在代码中出现的字符( https://zh.wikipedia.org/wiki/ 終結符與非終結符)

用尖括号(<, >)括起来的名称来表示语法结构名
语法结构分成基础结构和需要用其他语法结构定义的复合结构

基础结构称终结符
复合结构称非终结符

引号和中间的字符表示终结符
可以有括号
* 表示重复多次
| 表示 “或”
+ 表示至少一次

案例：

我们来用 BNF 来表述一下大家比较熟悉的四则运算。

四则远算是：1 + 2 * 3
这里面的总结符：

Number
+、-、*、/

非终结符

MultiplicativeExpression
AdditiveExpression

小时候我们学的四则运算是加减乘除，实际上它是有一个优先级的关系的。我们可以理解为一个 1+2x3的连加法当中，可以拆分成一个 1和 2x3组成的。那么 2x3 是它的子结构，然后 2 和 3，就是这个结构中的 Number，然后中间就是运算符 *。

所以用 BNF 去描述这个远算的时候，首先我们会定义一个加法表达式，格式就是：

乘法表达式的列表或
加法表达式 + 乘法表达式或
加法表达式 - 乘法表达式

因为 BNF 是可以递归的，所以在定义表达式的时候，可以使用自身的表达式。

那么乘法也是类似，只不过那加法中乘法的表达式换成了 Number 就可以了：

Number 或
乘法表达式 * Number 或
乘法表达式 / Number

最后我们看看用代码是怎么写的：

<MultiplicativeExpression>::=<Number> |     <MultiplicativeExpression> "*" <Number> |     <MultiplicativeExpression> "/" <Number> |  <AddtiveExpression>::=<MultiplicativeExpression> |     <AddtiveExpression> "+" <MultiplicativeExpression> |     <AddtiveExpression> "-" <MultiplicativeExpression> |

深入了解产生式

这里我们来尝试通过产生式，来深入理解一下前面讲到的乔姆斯基谱系。

终结符：最终在代码中出现的字符zh.wikipedia.org/wiki/ 終結符與非…

0-型：无限制文法

产生式：?::=?
在无限制文法当中是可以产生多个非终结符
所以在无限制文法里面是可以随便写

1-型：上下文相关文法

产生式：??::=??
对产生的书写做出了一定的限制
可以在左边右边的?中写多个非终结符
但是可变化的只能是前面与后面，并且是有关系的
而中间一定是有一个固定的不变的部分
所以前面的 ? 就是上文，后面的 ? 就是下文

2-型：上下文无关文法

产生式：::=?
左边的一定是一个非终结符
右边的 ? 就是可以随便写，可以是一大堆终结符或者混合终结符和非终结符

3-型：正则文法

产生式：::=? ?, ::=? ?
正则文法式有要求的
假如说正则文法式递归定义的，那么它不允许你这个定义 A 出现在尾巴上
如果左边的符号，那么右边一定要出现在产生式的最开头的
根据这个规则，所有的正则文法都是可以被正则表达式来表示的

那 JavaScript 是上下文相关文法，上下文无关文法还是正则无关文法?

JavaScript 总体上属于上下文无关文法，其中的表达式部分大部分属于正则文法，但是这里面是有两个特例的：

1.JavaScript 的表达式里面有新加一个** 运算符，** 表示乘方

乘方运算符其实是右结合的，比如说 2 1 2 结果是 2
这里是因为 1 ** 2 是先计算的，1 的 2 次方是 1，然后 2 的 1 次方是2，所以最后结果是 2 而不是 4
所以因为它是右结合的，就不是一个正则文法
如果 if 这些判断加入的话，就更加不是正则文法了

2.比如说 get

如果我们在写成 get a {return 1} 那 get 就类似关键字的东西
但是如果我们在 get 后面加入 :，那 get 本身就是属性名了

所以如果我们严格按照乔姆斯基谱系来理解，那么 JavaScript 是属于上下文相关文法。在 JavaScript 引擎的实现上，可以理解为众体的编程的结构，都是一个针对上下文无关文法的，一旦遇到像 get 这样的上下文相关的地方，那么就会单独的用代码做一些特例处理。所以一般来说也就不会把 JavaScript 归类为上下文相关文法去处理。

其他产生式

除了乔姆斯基谱系可以用 BNF 来定义，其实还有很多的不同的产生式的类型。比如说后来出现的 EBNF、ABNF，都是针对 BNF 的基础上做了语法上的扩张。所以一般来说每一个语言的标准里面，都会自定义一个产生式的书写方式。

比如说 JavaScript 中也是：

AdditiveExpression:     MultiplicativeExpression     AdditiveExpression + MultiplicativeExpression     AdditiveExpression - MultiplicativeExpression

它的开头是用缩进来表示的，就是相当于产生式左边的非终结符，非终结符之后跟着一个冒号，之后给了两个空格的缩进。然后在 JavaScript 的标准中，它的非终结符，加号、减号是用加粗的黑字体来表示终结符的。所以网上的产生式是五花八门的，只学一个 BNF 是无法读懂所有的语言的。虽然所他们都有不一样的标准和写法，但是它们所表达的意思大致上都是一样的。所以我们需要理解产生式背后的思路和原理，那么我们是可以忽略表达式上的区别的。

现代语言的分类

现代语言的特例

C++ 中，* 可能表达乘号或者指针，具体是哪个，取决于星号前面的标识符是否被声明为类型
VB 中，< 可能是小于号，也可能是 XML 直接量的开始，取决于当前位置是否可以接受XML直接量;
Python 中，行首的 tab 符和空格会根据上一行的行首空白以一定规则被处理成虚拟终结符 indent 或者 dedent;
JavaScript 中，/ 可能是除号，也可能是正则表达式开头，处理方式类似于 VB，字符串模版中也需要特殊处理 }，还有自动插入分号规则;

语言的分类

形式语言 —— 用途

数据描述语言 —— 有些时候我们需要去存储一个纯粹的数据，本身是没有办法进行编程的

JSON, HTML, XAML, SQL, CSS

编程语言

C, C++, Java, C#, Python, Ruby, Perl, PHP, Go, Perl, Lisp, T-SQL, Clojure, Haskell, JavaScript, CoffeeScriptx

形式语言 —— 表达方式

声明式语言

JSON, HTML, XAML, SQL, CSS, Lisp, Clojure, Haskell

命令型语言

C, C++, Java, C#, Python, Ruby, Perl, JavaScript

编程语言的性质

图灵完备性

命令式 —— 图灵机

goto
if 和 while

声明式 —— lambda

递归

图灵完备性：在可计算性理论里，如果一系列操作数据的规则(如指令集、编程语言、细胞自动机)可以用来模拟单带图灵机，那么它是图灵完全的。这个词源于引入图灵机概念的数学家艾伦·图灵。虽然图灵机会受到储存能力的物理限制，图灵完全性通常指“具有无限存储能力的通用物理机器或编程语言”。

图灵机(Turing machine)：又称确定型图灵机，是英国数学家艾伦·图灵于 1936 年提出的一种将人的计算行为抽象掉的数学逻辑机，其更抽象的意义为一种计算模型，可以看作等价于任何有限逻辑数学过程的终极强大逻辑机器。

动态与静态

动态：

在用户的设备 / 在线服务器上运行
时机：产品实际运用时
术语：Runtime(运行时)

静态：

在程序员的设备上运行
时机：产品开发时
术语：Compiletime(编译时)

JavaScript 这种解释执行的语言，它是没有 Compiletime 的。我们现在也会用到 Webpack 去 build 一下我们的代码，但是实际上还是没有 Compiletime 的。所以说，今天的 Runtime 和 Compiletime 的对应已经不准确了，但是我们依然会愿意沿用 Compiletime 的习惯，因为 JavaScript 它也是 “Compiletime(开发时)” 的一个时间，所以也会用 Compiletime 这个词来讲 JavaScript 里面的一些特性。

类型系统

动态类型系统 —— 在用户机器上可以找到的类型时

JavaScript就是动态类型系统

静态类型系统 —— 只在程序员编写代码的时候可以找到的类型时

C++最终编译到目标的机器的代码的时候，所有的类型信息都被丢掉了

半动态半静态类型系统 —— 比如 Java 一类的语言提供了反射机制

在编译时主要的类型检查和类型的操作，都已经在编译时被处理掉了

但是如果你想在运行时去获得类型信息，还是可以通过反射去获取的

强类型与弱类型 —— 说明在编程语言里类型转换发生的形式

强类型：无隐式转换(类型转化是不会默认发生的)
弱类型：有隐式转换(JavaScript 就是典型的弱类型的语言，默认把 Number 转换成 String 类型然后相加后给你得到一个 String 类型，还有 String 和 Boolean 双等运算，会先把 Boolean 转成 Number 然后再跟 String 去做是否相同的对比)

复合类型

结构体
函数签名(包含参数类型和返回值类型两个部分)

子类型 —— 典型的语言就是 C++(在做类型转换的时候，会有一些默认的行为)
范型

协变与逆变： https://jkchao.github.io/typescript-book-chinese/tips/covarianceAndContravariance.html
协变例子：凡是能用范型数组 Array 的地方都能用 Array
逆变例子：凡是能用 Function 的地方，都能用 Function

一般命令式编程语言的设计方式

一般来说我们的命令式语言可能有一些细微的结构上的不一致，但是它总体上来讲会分成5个层级。