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。
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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:
::= | "*" | "/" | ::= | "+" | "-" |
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。
原子级(Atom)—— 一个语言的最小的组成单位
关键字(Identifier)
字符/数字的直接量(Literal)
变量名(Variables)
表达式(Expression)—— 原子级结构通过运算符相连接和辅助符号形成
原子单位(Atom)
操作符(Operator)—— 加减乘除,拼接符等等
语法符(Punctuator)
语句(Statement)—— 表达式加上特定的标识符、关键字、符号形成一定的结构
表达式(Expression)
关键字(Keyword)
语法符(Punctuator)
结构化(Structure)—— 帮助我们组织、分块、分成不同的复用结构
函数(Function)
类(Class)
过程(Process)—— PASCAL 语言就会有 Process 的概念
命名空间(Namespace)—— C++ / PHP 中就会有 Namespace 的概念
程序(Program)—— 管理语言模块和安装
程序(Program)—— 实际执行的代码
模块(Module)—— 准备好被复用的模块
包(Package)
库(Library)
我们对每一个层级的讲解方式都会有一个,比较固定的结构。对每一个层级来说我们是以语法作为线索,但是实际上除了语法,重点讲的是语义和进行时。
所谓 “语义” 就是在实行上在用户使用的时候是什么样子的。前端工程师最关心的就是,我们写什么样的语法,最后变成用户的电脑上运行时什么样子的,这是我们的变成过程。
而中间连接语法运行时,正是这个语言的语义。我们通过一定的语法表达一定的语义,最后改变了运行时的状态。
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