浅谈原型链

instanceof 简介

在 JavaScript 中，判断一个变量的类型通常会用 typeof 运算符，在使用 typeof 运算符时采用引用类型存储值会出现一个问题，无论引用的是什么类型的对象，它都返回 "object"。例如：

var arr = new Array();
console.log( typeof arr ); // object

如果想要确定原型和实例之间的关系就需要用到 instanceof 操作符， 例如：

var arr = new Array();
var Fn = function() {};
var foo = new Fn();
console.log( arr instanceof Array ); // true
console.log( arr instanceof Object ); // true
console.log( foo instanceof Fn); // true
console.log( foo instanceof Function ); // false
console.log( foo instanceof Object ); // true

Function instanceof Function ?

console.log( String instanceof String );
console.log( Function instanceof Function );
console.log( Function instanceof Object );
console.log( Object instanceof Function );
console.log( Object instanceof Object );

要解释这个问题就需要了解 1.JavaScript 语言规范中是如何定义 instanceof 运算符的，2.JavaScript 原型继承机制。

instanceof 运算符的定义

在 ECMAScript-262 中 instanceof 运算符的定义是这样的。

12.9.4 Runtime Semantics: InstanceofOperator(O, C)

The abstract operation InstanceofOperator(O, C) implements the generic algorithm for determining if an object O inherits from the inheritance path defined by constructor C. This abstract operation performs the following steps:

1. If Type(C) is not Object, throw a TypeError exception.
2. Let instOfHandler be GetMethod(C,@@hasInstance).
3. ReturnIfAbrupt(instOfHandler).
4. If instOfHandler is not undefined, then
a. Return ToBoolean(Call(instOfHandler, C, «O»)).
5. If IsCallable(C) is false, throw a TypeError exception.
6. Return OrdinaryHasInstance(C, O).
NOTE Steps 5 and 6 provide compatibility with previous editions of ECMAScript that did not use a @@hasInstance method to define the instanceof operator semantics. If a function object does not define or inherit @@hasInstance it uses the default instanceof semantics.

7.3.19 OrdinaryHasInstance (C, O)

The abstract operation OrdinaryHasInstance implements the default algorithm for determining if an object O inherits from the instance object inheritance path provided by constructor C. This abstract operation performs the following steps:

1. If IsCallable(C) is false, return false.
2. If C has a [[BoundTargetFunction]] internal slot, then
    a. Let BC be the value of C’s [[BoundTargetFunction]] internal slot.
    b. Return InstanceofOperator(O,BC) (see 12.9.4).
3. If Type(O) is not Object, return false.
4. Let P be Get(C, "prototype").
5. ReturnIfAbrupt(P).
6. If Type(P) is not Object, throw a TypeError exception.
7. Repeat
    a. Let O be `O.[[GetPrototypeOf]]()`.
    b. ReturnIfAbrupt(O).
    c. If O is null, return false.
    d. If SameValue(P, O) is true, return true.

官网的定义非常晦涩，上面的翻译成代码大概就是：

function instanceOf( L, R ) { //L 表示左表达式，R 表示右表达式
    var P = R.prototype; // 取 R 的显示原型
    L = L.__proto__; // 取 L 的隐式原型
    while ( true ) { 
        if ( L === null ) return false;
        if ( P === L ) return true; 
        L = L.__proto__; 
    } 
}

再直接点的表达就是 instanceof 会一直在 obj 的原型链上查找，直到找到右边那个构造函数的 prototype 属性，或者为 null 的时候才停止。

类似：

obj.__proto__.__proto__ ... = Obj.prototype

instanceof 会一直沿着隐式原型链 __proto__ 向上查找直到 obj.__proto__.__proto__ ...... === Obj.prototype 为止，如果找到则返回 true，也就是 obj 为 Obj 的一个实例。否则返回 false，obj 不是 Obj 的实例。

JavaScript 原型继承机制

原型与原型链

在 JavaScript 每个函数都有一个 prototype 属性，该属性存储的就是原型对象。JavaScript 构造函数的继承都是通过 prototype 属性， 真正的原型链的实现是通过 __proto__ 实现的，__proto__其实是指向‘父类’的 prototype 属性。例如：

var Foo = function() {}
var foo = new Foo;
console.log(foo.__proto__ === Foo.prototype) // true
console.log(Foo.__proto__ === Function.prototype) // true

原型继承

JavaScript 是单继承的，Object.prototype 是原型链的顶端，所有对象从它继承了包括 valueOf、toString 等等方法和属性。

Object 本身是构造函数，继承了 Function.prototype。 Function 也是对象，继承了 Object.prototype。

Object instanceof Object

ObjectL = Object, ObjectR = Object; 

R = ObjectR.prototype = Object.prototype 
L = ObjectL.__proto__ = Function.prototype 

R != L 
// 循环查找 L 是否还有 __proto__ 
L = Function.prototype.__proto__ = Object.prototype 

R == L 
// 返回 true

String instanceof String

StringL = String, StringR = String;

R = StringR.prototype = String.prototype
L = StringL.__proto__ = Object.prototype

R != L
// 循环查找 L 是否还有 __proto__ 
L = Object.prototype.__proto__ = null
// 返回 false

一切皆对象？

常常说 JavaScript 中一切皆对象，那么就有这样一个问题了：

'string'.__proto__ === String.prototype // true
'string' instanceof String // false

按照上面的推导，'string' instanceof String 应该为 true，但是我们得到的却是 false。 其实问题的关键在于：

console.log(typeof 'string'); // string

'string' 并不是一个 object 对象，MDN 上对 instanceof 的定义是：

The instanceof operator tests whether an object in its prototype chain has the prototype property of a constructor.

这样又有一个问题了，既然字符串不是对象那为什么有对象才有的属性和方法呢？

var s1 = "string";
var s2 = s1.substring(2);

为了便于操作基本类型值，ECMAScript 还提供了 3 个特殊的引用类型: Boolean、Number 和 String。 实际上，每当读取一个基本类型值的时候，后台就会创建一个对应的基本包装类型的对象，从而让我们 能够调用一些方法来操作这些数据。

《JavaScript高级程序设计》中是这么解释的：

上面的例子其实当第二行代码访问 s1 时，访问过程处于一种读取模式，也就是要 从内存中读取这个字符串的值。而在读取模式中访问字符串时，后台都会自动完成： (1) 创建 String 类型的一个实例; (2) 在实例上调用指定的方法; (3) 销毁这个实例。

可以将以上三个步骤想象成是执行了下列 ECMAScript 代码。

var s1 = new String("some text");
var s2 = s1.substring(2);
s1 = null;

《Javascript权威指南》里说：

其实（包装对象）在实现上并不一定创建或销毁这个临时对象，然而整个过程看起来是这样的。

这样 Boolean、Number 是一样的逻辑。还剩下两种基本类型：null 和 undefined。

undefined 当我们对变量只声明没有初始化时，输出为 undefined，typeof undefined 返回的是 undefined 也不是 object 类型，所以 undefined 并不是任何对象的实例。

null 表示的是空对象，虽然 typeof null 是 object，但是 null 和 undefined 一样并没有任何属性和方法，在 instanceof 定义中也有判断，如果类型不是 object（这个类型判断并不是跟 typeof 返回值一样），就返回 false。