字符串的扩展

# 字符串的扩展

本章介绍 ES6 对字符串的改造和增强，下一章介绍字符串对象的新增方法。

# 1. 字符的 Unicode 表示法

ES6 加强了对 Unicode 的支持，允许采用 \uxxxx 形式表示一个字符，其中 xxxx 表示字符的 Unicode 码点。

"\u0061" // 使用 Unicode 表示法表示字符 'a'
// "a"

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但是，这种表示法只限于码点在 \u0000 到 \uFFFF 之间的字符。超出这个范围的字符，必须用两个双字节的形式表示。

"\uD842\uDFB7" // 使用两个双字节表示字符 '𠮷'
// "𠮷"

"\u20BB7" // 由于 \u20BB 超出范围，JavaScript 会理解成 \u20BB + 7
// " 7"

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上面代码表示，如果直接在 \u 后面跟上超过 0xFFFF 的数值（比如 \u20BB7），JavaScript 会理解成 \u20BB 加上 7。由于 \u20BB 是一个不可打印字符，所以只会显示一个空格，后面跟着一个 7。

ES6 对这一点做出了改进，只要将码点放入大括号，就能正确解读该字符。

"\u{20BB7}" // 使用大括号表示法表示字符 '𠮷'
// "𠮷"

"\u{41}\u{42}\u{43}" // 使用大括号表示法表示字符 'A'、'B'、'C'
// "ABC"

let hello = 123;
hell\u{6F} // 123 （变量名拼接使用大括号表示法表示字符 'o'）

'\u{1F680}' === '\uD83D\uDE80' // 使用大括号表示法与四字节 UTF-16 编码等价
// true

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上面代码中，最后一个例子表明，大括号表示法与四字节的 UTF-16 编码是等价的。

有了这种表示法之后，JavaScript 共有 6 种方法可以表示一个字符。

'\z' === 'z'  // true
'\172' === 'z' // true
'\x7A' === 'z' // true
'\u007A' === 'z' // true
'\u{7A}' === 'z' // true

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# 2. 字符串的遍历器接口

ES6 为字符串添加了遍历器接口，使得字符串可以被 for...of 循环遍历。

for (let codePoint of 'foo') { // 使用 for...of 循环遍历字符串 'foo'
  console.log(codePoint);
}
// "f"
// "o"
// "o"

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除了遍历字符串，这个遍历器最大的优点是可以识别大于 0xFFFF 的码点，传统的 for 循环无法识别这样的码点。

let text = String.fromCodePoint(0x20BB7); // 生成包含 Unicode 码点 0x20BB7 的字符串

for (let i = 0; i < text.length; i++) { // 使用传统 for 循环遍历字符串
  console.log(text[i]); // 无法正确识别大于 0xFFFF 的码点，输出两个不可打印字符
}
// " "
// " "

for (let i of text) { // 使用 for...of 循环遍历字符串
  console.log(i); // 正确识别大于 0xFFFF 的码点，输出字符 '𠮷'
}
// "𠮷"

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上面代码中，字符串 text 只有一个字符，但是 for 循环会认为它包含两个字符（都不可打印），而 for...of 循环会正确识别出这一个字符。

# 3. 直接输入 U+2028 和 U+2029

JavaScript 字符串允许直接输入字符，以及输入字符的转义形式。举例来说，“中”的 Unicode 码点是 U+4e2d，你可以直接在字符串里面输入这个汉字，也可以输入它的转义形式 \u4e2d，两者是等价的。

'中' === '\u4e2d' // true

但是，JavaScript 规定有 5 个字符不能在字符串里面直接使用，只能使用转义形式：

U+005C：反斜杠（reverse solidus）
U+000D：回车（carriage return）
U+2028：行分隔符（line separator）
U+2029：段分隔符（paragraph separator）
U+000A：换行符（line feed）

举例来说，字符串里面不能直接包含反斜杠，一定要转义写成 \\ 或者 \u005c。

'\\' === '\u005c' // true

这个规定本身没有问题，麻烦在于 JSON 格式允许字符串里面直接使用 U+2028（行分隔符）和 U+2029（段分隔符）。这样一来，服务器输出的 JSON 被 JSON.parse 解析，就有可能直接报错。

const json = '"\u2028"';
JSON.parse(json); // 可能报错

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JSON 格式已经冻结（RFC 7159），没法修改了。为了消除这个报错，ES2019 (opens new window) 允许 JavaScript 字符串直接输入 U+2028（行分隔符）和 U+2029（段分隔符）。

const PS = eval("'\u2029'"); // 直接输入 U+2029（段分隔符）

根据这个提案，上面的代码不会报错。

注意，模板字符串现在就允许直接输入这两个字符。另外，正则表达式依然不允许直接输入这两个字符，这是没有问题的，因为 JSON 本来就不允许直接包含正则表达式。

# 4. `JSON.stringify()` 的改造

根据标准，JSON 数据必须是 UTF-8 编码。但是，现在的 JSON.stringify() 方法有可能返回不符合 UTF-8 标准的字符串。

具体来说，UTF-8 标准规定，0xD800 到 0xDFFF 之间的码点，不能单独使用，必须配对使用。比如，\uD834\uDF06 是两个码点，但是必须放在一起配对使用，代表字符 𝌆。这是为了表示码点大于 0xFFFF 的字符的一种变通方法。单独使用 \uD834 和 \uDFO6 这两个码点是不合法的，或者颠倒顺序也不行，因为 \uDF06\uD834 并没有对应的字符。

JSON.stringify() 的问题在于，它可能返回 0xD800 到 0xDFFF 之间的单个码点。

JSON.stringify('\u{D834}') // "\uD834" （不合法的单个码点）

为了确保返回的是合法的 UTF-8 字符，ES2019 (opens new window) 改变了 JSON.stringify() 的行为。如果遇到 0xD800 到 0xDFFF 之间的单个码点，或者不存在的配对形式，它会返回转义字符串，留给应用自己决定下一步的处理。

JSON.stringify('\u{D834}') // ""\\uD834"" （转义形式）
JSON.stringify('\uDF06\uD834') // ""\\udf06\\ud834"" （不合法的配对形式转为转义形式）

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通过这些改动，JSON.stringify() 的输出会更加符合 UTF-8 标准，避免潜在的编码错误。

# 5. 模板字符串

# 传统的模板输出

在传统的 JavaScript 中，输出模板通常是这样写的（下面使用了 jQuery 的方法）。

$('#result').append(
  'There are <b>' + basket.count + '</b> ' +
  'items in your basket, ' +
  '<em>' + basket.onSale +
  '</em> are on sale!'
);

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上面这种写法相当繁琐不方便。为了简化这种情况，ES6 引入了模板字符串。

# ES6 中的模板字符串

模板字符串（template string）是增强版的字符串，用反引号（`）标识。它可以当作普通字符串使用，也可以用来定义多行字符串，或者在字符串中嵌入变量。

$('#result').append(`
  There are <b>${basket.count}</b> items
   in your basket, <em>${basket.onSale}</em>
  are on sale!
`);

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# 模板字符串的基本用法

模板字符串的基本用法包括普通字符串、多行字符串和嵌入变量。

普通字符串

`In JavaScript '\n' is a line-feed.`

多行字符串

`In JavaScript this is
 not legal.`

console.log(`string text line 1
string text line 2`);

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字符串中嵌入变量

let name = "Bob";
let time = "today";
`Hello ${name}, how are you ${time}?`

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上面代码中的模板字符串，都是用反引号表示。如果在模板字符串中需要使用反引号，则前面要用反斜杠转义。

let greeting = `\`Yo\` World!`;

# 保留空格和缩进

如果使用模板字符串表示多行字符串，所有的空格和缩进都会被保留在输出之中。

$('#list').html(`
<ul>
  <li>first</li>
  <li>second</li>
</ul>
`);

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上面代码中，所有模板字符串的空格和换行，都是被保留的，比如 <ul> 标签前面会有一个换行。如果你不想要这个换行，可以使用 trim 方法消除它。

$('#list').html(`
<ul>
  <li>first</li>
  <li>second</li>
</ul>
`.trim());

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# 嵌入变量和表达式

模板字符串中嵌入变量，需要将变量名写在 ${} 之中。

function authorize(user, action) {
  if (!user.hasPrivilege(action)) {
    throw new Error(
      `User ${user.name} is not authorized to do ${action}.`
    );
  }
}

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大括号内部可以放入任意的 JavaScript 表达式，可以进行运算，以及引用对象属性。

let x = 1;
let y = 2;

`${x} + ${y} = ${x + y}`
// "1 + 2 = 3"

`${x} + ${y * 2} = ${x + y * 2}`
// "1 + 4 = 5"

let obj = {x: 1, y: 2};
`${obj.x + obj.y}`
// "3"

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# 调用函数和默认转换

模板字符串中还能调用函数。

function fn() {
  return "Hello World";
}

`foo ${fn()} bar`
// foo Hello World bar

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如果大括号中的值不是字符串，将按照一般的规则转为字符串。比如，大括号中是一个对象，将默认调用对象的 toString 方法。

如果模板字符串中的变量没有声明，将报错。

// 变量 place 没有声明
let msg = `Hello, ${place}`;
// 报错

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由于模板字符串的大括号内部，就是执行 JavaScript 代码，因此如果大括号内部是一个字符串，将会原样输出。

`Hello ${'World'}`
// "Hello World"

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# 嵌套模板字符串

模板字符串甚至还能嵌套。

const tmpl = addrs => `
  <table>
  ${addrs.map(addr => `
    <tr><td>${addr.first}</td></tr>
    <tr><td>${addr.last}</td></tr>
  `).join('')}
  </table>
`;

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上面代码中，模板字符串的变量之中，又嵌入了另一个模板字符串，使用方法如下。

const data = [
    { first: '<Jane>', last: 'Bond' },
    { first: 'Lars', last: '<Croft>' },
];

console.log(tmpl(data));
// <table>
//
//   <tr><td><Jane></td></tr>
//   <tr><td>Bond</td></tr>
//
//   <tr><td>Lars</td></tr>
//   <tr><td><Croft></td></tr>
//
// </table>

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# 模板字符串作为函数返回值

如果需要引用模板字符串本身，在需要时执行，可以写成函数。

let func = (name) => `Hello ${name}!`;
func('Jack') // "Hello Jack!"

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上面代码中，模板字符串写成了一个函数的返回值。执行这个函数，就相当于执行这个模板字符串了。

# 6. 实例：模板编译

下面，我们来看一个通过模板字符串，生成正式模板的实例。

# 模板字符串示例

首先，定义一个模板字符串，其中嵌入 JavaScript 代码。

let template = `
<ul>
  <% for(let i = 0; i < data.supplies.length; i++) { %>
    <li><%= data.supplies[i] %></li>
  <% } %>
</ul>
`;

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上面代码在模板字符串中，放置了一个常规模板。该模板使用 <%...%> 放置 JavaScript 代码，使用 <%= ... %> 输出 JavaScript 表达式。

# 编译模板字符串

要编译这个模板字符串，我们需要将其转换为 JavaScript 表达式字符串。下面是一种转换方法：

echo('<ul>');
for(let i = 0; i < data.supplies.length; i++) {
  echo('<li>');
  echo(data.supplies[i]);
  echo('</li>');
}
echo('</ul>');

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这个转换可以使用正则表达式来实现：

let evalExpr = /<%=(.+?)%>/g; // 匹配 <%= ... %> 表达式
let expr = /<%([\s\S]+?)%>/g; // 匹配 <% ... %> 表达式

template = template
  .replace(evalExpr, '`); \n  echo( $1 ); \n  echo(`') // 替换 <%= ... %> 表达式
  .replace(expr, '`); \n $1 \n  echo(`'); // 替换 <% ... %> 表达式

template = 'echo(`' + template + '`);'; // 拼接成最终的模板字符串

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然后，将 template 封装在一个函数里面返回，就可以了：

let script = `
(function parse(data){
  let output = "";

  function echo(html){
    output += html;
  }

  ${template}

  return output;
})`;

return script;

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# 模板编译函数 `compile`

将上面的内容拼装成一个模板编译函数 compile。

function compile(template) {
  const evalExpr = /<%=(.+?)%>/g; // 匹配 <%= ... %> 表达式的正则表达式
  const expr = /<%([\s\S]+?)%>/g; // 匹配 <% ... %> 表达式的正则表达式

  // 替换模板字符串中的 <%= ... %> 和 <% ... %> 表达式
  template = template
    .replace(evalExpr, '`); \n  echo( $1 ); \n  echo(`') // 替换 <%= ... %> 表达式
    .replace(expr, '`); \n $1 \n  echo(`'); // 替换 <% ... %> 表达式

  template = 'echo(`' + template + '`);'; // 拼接成最终的模板字符串

  // 构造解析函数
  let script = `
  (function parse(data) {
    let output = "";

    function echo(html) {
      output += html;
    }

    ${template}

    return output;
  })`;

  return script;
}

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# 使用 `compile` 函数

compile 函数的用法如下：

let parse = eval(compile(template)); // 通过 eval 执行编译后的模板字符串，生成解析函数
div.innerHTML = parse({ supplies: ["broom", "mop", "cleaner"] });
// 输出：
// <ul>
//   <li>broom</li>
//   <li>mop</li>
//   <li>cleaner</li>
// </ul>

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# 模板编译完整示例

完整的模板编译和使用示例如下：

// 定义模板字符串
let template = `
<ul>
  <% for(let i = 0; i < data.supplies.length; i++) { %>
    <li><%= data.supplies[i] %></li>
  <% } %>
</ul>
`;

// 模板编译函数
function compile(template) {
  const evalExpr = /<%=(.+?)%>/g; // 匹配 <%= ... %> 表达式的正则表达式
  const expr = /<%([\s\S]+?)%>/g; // 匹配 <% ... %> 表达式的正则表达式

  // 替换模板字符串中的 <%= ... %> 和 <% ... %> 表达式
  template = template
    .replace(evalExpr, '`); \n  echo( $1 ); \n  echo(`') // 替换 <%= ... %> 表达式
    .replace(expr, '`); \n $1 \n  echo(`'); // 替换 <% ... %> 表达式

  template = 'echo(`' + template + '`);'; // 拼接成最终的模板字符串

  // 构造解析函数
  let script = `
  (function parse(data) {
    let output = "";

    function echo(html) {
      output += html;
    }

    ${template}

    return output;
  })`;

  return script;
}

// 使用模板编译函数
let parse = eval(compile(template)); // 通过 eval 执行编译后的模板字符串，生成解析函数

// 将解析后的 HTML 赋值给页面元素
div.innerHTML = parse({ supplies: ["broom", "mop", "cleaner"] });
// 输出：
// <ul>
//   <li>broom</li>
//   <li>mop</li>
//   <li>cleaner</li>
// </ul>

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# 7. 标签模板

模板字符串的功能不仅限于基本的字符串插值。模板字符串可以紧跟在一个函数名后面，调用该函数来处理模板字符串。这种用法被称为“标签模板”（tagged template）。

alert`123`;
// 等同于
alert(123);

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标签模板不是模板，而是函数调用的一种特殊形式。这里的“标签”指的是函数，紧跟在后面的模板字符串就是它的参数。

# 标签模板基本用法

当模板字符串中有变量时，标签模板会将模板字符串处理成多个参数，再调用函数。

let a = 5;
let b = 10;

tag`Hello ${ a + b } world ${ a * b }`;
// 等同于
tag(['Hello ', ' world ', ''], 15, 50);

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上面代码中，模板字符串前面有一个标识名 tag，它是一个函数。整个表达式的返回值，就是 tag 函数处理模板字符串后的返回值。

# 标签模板的函数调用

标签模板函数 tag 会依次接收到多个参数：

function tag(stringArr, ...values) {
  // stringArr 是模板字符串中静态文本部分的数组
  // values 是模板字符串中动态插值部分的数组
  // 处理逻辑
}

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例子解释

以下是一个简单的例子，演示如何编写标签模板函数：

let a = 5;
let b = 10;

function tag(strings, v1, v2) {
  console.log(strings[0]); // "Hello "
  console.log(strings[1]); // " world "
  console.log(strings[2]); // ""
  console.log(v1);         // 15
  console.log(v2);         // 50

  return "OK";
}

tag`Hello ${a + b} world ${a * b}`;
// 输出：
// "Hello "
// " world "
// ""
// 15
// 50
// "OK"

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一个更复杂的例子

let total = 30;
let msg = passthru`The total is ${total} (${total * 1.05} with tax)`;

function passthru(literals, ...values) {
  let result = '';
  for (let i = 0; i < literals.length; i++) {
    result += literals[i];
    if (i < values.length) {
      result += values[i];
    }
  }
  return result;
}

console.log(msg); // "The total is 30 (31.5 with tax)"

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上面这个例子展示了，如何将各个参数按照原来的位置拼合回去。

使用 rest 参数改写

passthru 函数可以使用 rest 参数的写法进行改写：

function passthru(literals, ...values) {
  let output = "";
  for (let i = 0; i < values.length; i++) {
    output += literals[i] + values[i];
  }
  output += literals[values.length];
  return output;
}

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# 标签模板的实际应用

# 过滤 HTML 字符串

标签模板的一个重要应用是过滤 HTML 字符串，防止用户输入恶意内容。

let sender = '<script>alert("abc")</script>';
let message = SaferHTML`<p>${sender} has sent you a message.</p>`;

function SaferHTML(templateData, ...values) {
  let s = templateData[0];
  for (let i = 0; i < values.length; i++) {
    let arg = String(values[i]);
    // 转义特殊字符
    s += arg.replace(/&/g, "&amp;")
            .replace(/</g, "&lt;")
            .replace(/>/g, "&gt;");
    s += templateData[i + 1];
  }
  return s;
}

console.log(message);
// <p>&lt;script&gt;alert("abc")&lt;/script&gt; has sent you a message.</p>

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# 多语言转换（国际化处理）

标签模板的另一个应用是多语言转换（国际化处理）。

i18n`Welcome to ${siteName}, you are visitor number ${visitorNumber}!`
// "欢迎访问xxx，您是第xxxx位访问者！"

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# 自定义模板处理函数

模板字符串本身并不能取代 Mustache 之类的模板库，因为没有条件判断和循环处理功能，但是通过标签函数，你可以自己添加这些功能。

// 自定义模板处理函数
let libraryHtml = hashTemplate`
  <ul>
    #for book in ${myBooks}
      <li><i>#{book.title}</i> by #{book.author}</li>
    #end
  </ul>
`;

function hashTemplate(literals, ...values) {
  // 实现具体的模板处理逻辑
}

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# 嵌入其他语言

通过标签模板，可以在 JavaScript 代码中嵌入其他语言。

jsx`
  <div>
    <input
      ref='input'
      onChange='${this.handleChange}'
      defaultValue='${this.state.value}' />
      ${this.state.value}
   </div>
`;

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上面的代码通过 jsx 函数，将一个 DOM 字符串转为 React 对象。你可以在 GitHub 找到 jsx 函数的具体实现 (opens new window)。

# 模板处理函数的 `raw` 属性

模板处理函数的第一个参数（模板字符串数组）还有一个 raw 属性。

console.log`123`;
// ["123", raw: Array[1]]

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上面代码中，console.log 接受的参数实际上是一个数组。该数组有一个 raw 属性，保存的是转义后的原字符串。

tag`First line\nSecond line`;

function tag(strings) {
  console.log(strings.raw[0]);
  // strings.raw[0] 为 "First line\\nSecond line"
  // 打印输出 "First line\nSecond line"
}

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上面代码中，tag 函数的第一个参数 strings，有一个 raw 属性，也指向一个数组。该数组的成员与 strings 数组完全一致。比如，strings 数组是 ["First line\nSecond line"]，那么 strings.raw 数组就是 ["First line\\nSecond line"]。两者唯一的区别是，字符串里面的斜杠都被转义了。比如，strings.raw 数组会将 \n 视为 \\ 和 n 两个字符，而不是换行符。这是为了方便取得转义之前的原始模板而设计的。

# 8. 模板字符串的限制

前面提到标签模板里面，可以内嵌其他语言。但是，模板字符串默认会将字符串转义，导致无法嵌入其他语言。

# 示例：嵌入 LaTeX 语言

举例来说，标签模板里面可以嵌入 LaTeX 语言。

function latex(strings) {
  // 这里可以编写处理 LaTeX 语言的逻辑
  // strings 是一个数组，包含模板字符串中的静态部分
  // 我们可以通过 strings.raw 获取未转义的原始字符串
  return strings.raw[0];
}

let document = latex`
\newcommand{\fun}{\textbf{Fun!}}  // 正常工作
\newcommand{\unicode}{\textbf{Unicode!}} // 报错
\newcommand{\xerxes}{\textbf{King!}} // 报错

Breve over the h goes \u{h}ere // 报错
`;

console.log(document);

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上面代码中，变量 document 内嵌的模板字符串对于 LaTeX 语言来说完全是合法的，但是 JavaScript 引擎会报错。原因就在于字符串的转义。

# 字符串转义问题

模板字符串会将 \u00FF 和 \u{42} 当作 Unicode 字符进行转义，所以 \unicode 解析时报错；而 \x56 会被当作十六进制字符串转义，所以 \xerxes 会报错。也就是说，\u 和 \x 在 LaTeX 里面有特殊含义，但是 JavaScript 将它们转义了。

# ES2018 的解决方案

为了解决这个问题，ES2018 放松了对标签模板里面的字符串转义的限制。如果遇到不合法的字符串转义，就返回 undefined，而不是报错，并且从 raw 属性上面可以得到原始字符串。

function tag(strings) {
  console.log(strings[0] === undefined); // true
  console.log(strings.raw[0]); // "\\unicode and \\u{55}"
}

tag`\unicode and \u{55}`;

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上面代码中，模板字符串原本应该报错，但是由于放松了对字符串转义的限制，所以不报错了。JavaScript 引擎将第一个字符设置为 undefined，但是 raw 属性依然可以得到原始字符串，因此 tag 函数还是可以对原字符串进行处理。

注意事项

这种对字符串转义的放松，只在标签模板解析字符串时生效，不是标签模板的场合依然会报错。

let bad = `bad escape sequence: \unicode`; // 报错

上面代码中，直接在普通字符串中使用不合法的转义序列，依然会报错。

# 完整示例代码

通过标签模板，ES6 提供了一种强大的字符串处理机制，不仅可以嵌入变量，还可以嵌入其他语言。然而，默认的字符串转义可能导致嵌入其他语言时出错。ES2018 放松了标签模板中的字符串转义限制，使得这种嵌入更加灵活和可靠。

以下是完整的示例代码：

// 定义处理 LaTeX 语言的标签模板函数
function latex(strings) {
  // 获取原始字符串
  return strings.raw[0];
}

// 使用标签模板嵌入 LaTeX 语言
let document = latex`
\newcommand{\fun}{\textbf{Fun!}}  // 正常工作
\newcommand{\unicode}{\textbf{Unicode!}} // 报错
\newcommand{\xerxes}{\textbf{King!}} // 报错

Breve over the h goes \u{h}ere // 报错
`;

// 输出未转义的原始字符串
console.log(document); // 打印原始的 LaTeX 代码

// 示例：放松字符串转义限制的标签模板函数
function tag(strings) {
  console.log(strings[0] === undefined); // true
  console.log(strings.raw[0]); // "\\unicode and \\u{55}"
}

// 使用标签模板调用放松转义限制的函数
tag`\unicode and \u{55}`;

// 普通字符串中的不合法转义序列依然会报错
let bad = `bad escape sequence: \unicode`; // 报错

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上次更新: 2024/12/28, 18:32:08

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字符串的扩展

# 字符串的扩展

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# ES6 中的模板字符串

# 模板字符串的基本用法

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# 模板字符串作为函数返回值

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# 模板字符串示例

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# 使用 compile 函数

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# 标签模板基本用法

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# 标签模板的实际应用

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# 多语言转换（国际化处理）

# 自定义模板处理函数

# 嵌入其他语言

# 模板处理函数的 raw 属性

# 8. 模板字符串的限制

# 示例：嵌入 LaTeX 语言

# 字符串转义问题

# ES2018 的解决方案

# 完整示例代码

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# 模板编译函数 `compile`

# 使用 `compile` 函数

# 模板处理函数的 `raw` 属性