详解JavaScript ES6中的模板字符串

在 ES6 中引入了一种新的字符串字面量 — 模板字符串，除了使用反引号 (`) 表示，它们看上去和普通的字符串没有什么区别。在最简单的情况下，他们就是普通的字符串：

context.fillText(`Ceci n'est pas une cha?ne.`, x, y);
 
context.fillText(`Ceci n'est pas une cha?ne.`, x, y);

之所以被称为模板字符串，是因为模板字符串为 JS 引入了简单的字符串插值特性，也就是说，可以方便优雅地将 JS 的值插入到字符串中。

很多地方可以用到模板字符串，看下面这个不起眼的错误提示消息：

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

上面代码中，${user.name} 和 ${action} 被称为模板占位符，JavaScript 将把 user.name和 action 的值分别插到对应的位置上，然后生成像这样 “User jorendorff is not authorized to do hockey.” 的字符串。

现在，我们看到了一个比 + 运算符更优雅的语法，下面是一些你期待的特性：

    模板占位符可以是任何 JavaScript 表达式，所以函数调用和四则运算等都是合法的。（甚至你还可以在一个模板字符串中嵌套另一个模板字符串。）
    如果一个值不是字符串，它将被转换为字符串。例如，如果 action 是一个对象，那么该对象的 .toString() 将被调用，来将其转换为字符串。
    如果你想在模板字符串中使用反引号，你需要使用反斜杠 \ 将其转义。
    同样地，如果想在模板字符串中输出 ${，也需要使用反斜杠将其转义：\${ 或 $\{。
    模板字符串可以跨越多行：

$("#warning").html(`
 <h1>Watch out!</h1>
 <p>Unauthorized hockeying can result in penalties
 of up to ${maxPenalty} minutes.</p>
`);
 
$("#warning").html(`
 <h1>Watch out!</h1>
 <p>Unauthorized hockeying can result in penalties
 of up to ${maxPenalty} minutes.</p>
`);

    模板字符串中所有的空格、换行和缩进，都将被原样输出到结果字符串中。

下面我们来看看模板字符串做不到的事情：

    不会自动转义特殊字符，为了避免跨站脚本漏洞，你还是需要小心对待不可信的数据，这一点上与普通字符串一样。
    不能与国际化库配合使用，不处理特殊语言格式的数字、日期等。
    不是模板引擎（比如 Mustache 或 Nunjucks）的替代品。模板字符串没有处理循环的语法 — 不能通过一个数组构建出一个表格（table）。

为了解决这些限制，ES6 为开发者和库设计者提供了另一种模板字符串 — 标签模板。

标签模板的语法很简单，只需要在开始的反引号前引入一个标签。看第一个例子：SaferHTML，我们要使用这个标签模板来解决上述的第一个限制：自动转义特殊字符。

需要注意的是，SaferHTML 方法并不是 ES6 标准库提供的，我们需要自己来实现：

var message =
 SaferHTML`<p>${bonk.sender} has sent you a bonk.</p>`;
 
var message =
 SaferHTML`<p>${bonk.sender} has sent you a bonk.</p>`;

这里的 SaferHTML 标签是单个标识符，标签也可以是属性，比如 SaferHTML.escape，甚至还可以是方法调用：SaferHTML.escape({unicodeControlCharacters: false})。准确地说，任何 ES6 的成员表达式或调用表达式都可以作为标签。

可以看出，模板字符串仅仅是字符串连接的语法糖，而标签模板确是一个完全不同的东西：函数调用。

所以，上面代码等价于：

var message =
 SaferHTML(templateData, bonk.sender);
 
var message =
 SaferHTML(templateData, bonk.sender);

其中 templateData 是一个不可变的字符串数组，由 JS 引擎基于源模板字符串生成，这里的数组含有两个元素，因为模板字符串被占位符分隔后含有两个字符串，因此，templateData 将是这样： Object.freeze(["<p>", " has sent you a bonk.</p>"]

（事实上，templateData 上还有另一个属性：templateData.raw，本文并深入不讨论该属性。该属性的值也是一个数组，包含了标签模板中所有的字符串部分，但字符串中包含了转义序列，看上去更像源代码中的字符串，比如 \n。ES6 的内置标签 String.raw 将使用这些字符串。）

这就使得 SaferHTML 方法可以随意解析这两个字符串，存在 N 中替换方式。

在继续阅读钱，你可能在苦苦思索如何实现 SaferHTML 方法。

下面是一种实现（gist）：

function SaferHTML(templateData) {
 var s = templateData[0];
 for (var i = 1; i < arguments.length; i++) {
  var arg = String(arguments[i]);

  // Escape special characters in the substitution.
  s += arg.replace(/&/g, "&")
      .replace(/</g, "<")
      .replace(/>/g, ">");

  // Don't escape special characters in the template.
  s += templateData[i];
 }
 return s;
}
 
function SaferHTML(templateData) {
 var s = templateData[0];
 for (var i = 1; i < arguments.length; i++) {
  var arg = String(arguments[i]);
 
  // Escape special characters in the substitution.
  s += arg.replace(/&/g, "&")
      .replace(/</g, "<")
      .replace(/>/g, ">");
 
  // Don't escape special characters in the template.
  s += templateData[i];
 }
 return s;
}

有了上面的方法，即使使用一个恶意的用户名，用户也是安全的。

一个简单的例子并不足以说明标签模板的灵活性，让我们重温一下上面列举的模板字符串的限制，看看我们还可以做些什么。

    模板字符串不会自动转义特殊字符，但是我们可以通过标签模板来解决这个问题，事实上我们还可以将 SaferHTML 这个方法写的更好。从安全角度来看，这个 SaferHTML 非常脆弱。在 HTML 中，不同的地方需要用不同的方式去转义，SaferHTML 并没有做到。稍加思考，我们就可以实现一个更加灵活的 SaferHTML方法，能够将 templateData 中的任何一个 HTML 转义，知道哪个占位符是纯 HTML；哪个是元素的属性，从而需要对 ' 和 " 转义；哪个是 URL 的 query 字符串，从而需要用 URL 的 escaping 方法，而不是 HTML 的 escaping；等等。这似乎有些牵强，因为 HTML 转义效率比较低。辛运是的，标签模板的字符串是保持不变的，SaferHTML 可以缓存已经转义过的字符串，从而提高效率。
    模板字符串并没有内置的国际化特性，但通过标签模板，我们可以添加该特性。Jack Hsu 的文章详细介绍了实现过程，看下面例子：

i18n`Hello ${name}, you have ${amount}:c(CAD) in your bank account.`
// => Hallo Bob, Sie haben 1.234,56 $CA auf Ihrem Bankkonto.




i18n`Hello ${name}, you have ${amount}:c(CAD) in your bank account.`
// => Hallo Bob, Sie haben 1.234,56 $CA auf Ihrem Bankkonto.

上面例子中的 name 和 amount 很好理解，将被 JS 引擎替换为对应的字符串，但是还有一个没有见过的占位符：:c(CAD)，这将被 i18n 标签处理，从 i18n 的文档可知：:c(CAD)表示 amount 是加拿大美元货币值。

    模板字符串不能替代 Mustache 和 Nunjucks 这类模板引擎，部分原因在于模板字符串不支持循环和条件语句。我们可以编写一个标签来实现这类功能：

// Purely hypothetical template language based on
// ES6 tagged templates.
var libraryHtml = hashTemplate`
 <ul>
  #for book in ${myBooks}
   <li><i>#{book.title}</i> by #{book.author}</li>
  #end
 </ul>
`;

 
// Purely hypothetical template language based on
// ES6 tagged templates.
var libraryHtml = hashTemplate`
 <ul>
  #for book in ${myBooks}
   <li><i>#{book.title}</i> by #{book.author}</li>
  #end
 </ul>
`;

灵活性还不止于此，需要注意的是，标签函数的参数不会自动转换为字符串，参数可以是任何类型，返回值也一样。标签模板甚至可以不需要字符串，你可以使用自定义标签来创建正则表达式、DOM 树、图片、代表整个异步进程的 Promise、JS 数据结构、GL 着色器…

标签模板允许库设计者创建强大的领域特定语言。这些语言可能看上去并不像 JS，但他们可以无缝嵌入到 JS 中，并且可以与语言的其余部分进行交互。顺便说一下，我还没有在其他语言中见过类似的特性，我不知道这个特性讲给我们带来些什么，但各种可能性还是非常令人兴奋的。