Object.prototype.proto, [[prototype]] 和 prototype

2020 年 8 月 15 日
筆記
__proto__, [[prototype]], javascript, prototype, 原型對象, 原型鏈

`Object.prototype.proto` , `[[prototype]]` 和 prototype

`Object.prototype.proto` 是什麼?

__proto__ 是一個訪問器屬性, 用於訪問對象的原型 [[prototype]] (見以下模擬的 getter 和 setter 方法, 不一定完全與規範一致, 僅供參考)

get Object.prototype.__proto__

get __proto__() {
    // Let O be ? ToObject(this value).
    if(this === void(0) || this === null) {
        throw TypeError(`Cannot read property '__proto__' of ${this}`);
    }
    let O = Object(this);  // this !== null 或 undefined 時, Return ! ToObject(value);
    // Return ? O.[[GetPrototypeOf]]().
    return Object.getPrototypeOf(O);
}

set Object.prototype.__proto__

set __proto__(proto) {
    // Let O be ? RequireObjectCoercible(this value).
    if(this === void(0) || this === null) {
        throw TypeError(`Cannot set property '__proto__' of ${this}`);
    }
    let O = this;  // this !== null 或 undefined 時, return argument;
    // If Type(proto) is neither Object nor Null, return undefined.
    if (typeof proto !== 'object') {  // typeof null === 'object'
        return;
    }
    // If Type(O) is not Object, return undefined.
    if (typeof O !== 'object') {  // O !== null 或 undefined 
        return;
    }
    // Let status be ? O.[[SetPrototypeOf]](proto).
    // If status is false, throw a TypeError exception.
    // Return undefined.
    Object.setPrototypeOf(O, proto);
    return;
}

通過它可以訪問到對象的 [[prototype]], 也即對象的原型
[[prototype]] 的值是該對象的原型或 null (對於 Object.prototype 對象而言, 其沒有原型, 返回null: Object.prototype.__proto__; // null)

`[[prototype]]` 和 `prototype` 的關係

舉個例子 (一定要舉起來啊!):

class Person {
    constrctor(name, age) {
        this.name = name;
    }
}

let p1 = new Person('ayu');

// 對於實例 p1 來說, 它的原型 [[prototype]] 是 Person 對象的 prototype 屬性值. 也即實例 p1 的原型是 Person.prototype
Object.getPrototypeOf(p1) === Person.prototype;  // true

// 順便再說下 constructor
// 實例由原型中的 constructor 屬性值構造, 也即實例 p1 由 Person (Object.getPrototypeOf(p).constructor) 構造
Object.getPrototypeOf(p1).constructor === Person;  // true
p1.constructor === Person;  // true
// 實例與 constructor 的關係為 n : 1, 因此每個實例的構造器均指向 Person
let p2 = new Person('ayu2');
p1.constructor === p2.constructor;  // true
// 任何函數都是由 Function 構造的, 比如 Object, Person 等, 比較特殊的是: Function.constructor === Function
Person.constructor === Function;  // true
Function.constructor === Function;  // true

// 再來說下原型鏈
// Function.protype 是任何函數的原型, 比如 Object, Person 等, 比較特殊的是 Object.getPrototypeOf(Function) === Function.prototype
Object.getPrototypeOf(Person) === Function.prototype;  // true
Object.getPrototypeOf(Function) === Function.prototype;  // true
// 最後, 任何原型的原型最終都追溯到 Object.prototype 或 null. 這形成了一個鏈式結構, 它被叫做原型鏈
Object.getPrototypeOf(Person.prototype) === Object.prototype;  // true
Object.getPrototypeOf(Object.getPrototypeOf(Person)) === Object.prototype;  // true
Object.getPrototypeOf(Function.prototype) === Object.prototype;  // true
Object.getPrototypeOf(Object.getPrototypeOf(Object)) === Object.prototype;  // true
Object.getPrototypeOf(Object.prototype) === null;  // true

綜上, [[prototype]] 表示了一個實例的原型 (prototype 屬性的值表示了其實例的原型對象), 對象與對象之間通過 [[prototype]] 關聯了起來, 形成了一個鏈式結構 — 原型鏈. 如果沒把例子舉起來, 是我不會講故事, 請點這裡)看圖理解.

為什麼不推薦使用它?

雖然所有現代瀏覽器都實現了該訪問器屬性. ES6 (ECMA2015) 及之後的標準也暫時包含了它, 它的存在只是為了確保規範與瀏覽器兼容
操作 [[prototype]] 屬性 (只要該屬性變更了), 各個瀏覽器引擎針對 prototype 相關的優化會失效, 這就導致訪問原型上的屬性很慢

如果不得不使用呢?

推薦使用 Object.getPrototypeOf() 方法代替 Object.prototype.__proto__
雖然原型只是對象，但它們由 JavaScript 引擎專門處理，以優化在原型上查找方法的性能表現。把你的原型放在一旁！或者，如果你確實需要修改原型，請在其他程式碼運行之前執行此操作，這樣至少不會讓引擎所做的優化付諸東流。

JavaScript 中誰不能訪問到 `Object.prototype.proto`?

原型鏈上沒有 Object.prototype 對象的對象, 均不能訪問
- 比如使用 Object.create(null) 創建的對象或我們變更了其原型的對象 obj.__proto__ = null, 該類對象不能訪問 Object.prototype.__proto__ (但我們可以通過 Object.getPrototypeOf(obj) 訪問其原型: Object.getPrototypeOf(Object.create(null)); // null)
沒有原型的原始值
- 一般來說, null, undefined, number, string, boolean, symbol, bigint 這些基本數據類型的 (原始) 值沒有原型 (Object.getPrototypeOf(null); // TypeError: Cannot convert undefined or null to object, 原始值不可能有原型), 所以其無法訪問到 Object.prototype.__proto__. 但鑒於除了 null, undefined 以外的基本數據類型值在運算時會自動裝箱 autoboxing 為對應的包裝對象, 所以只有 null 和 undefined 不能訪問到Object.prototype.__proto__

`Object.prototype.proto` 的值是 `null`, 然後呢?

眾所周知, Object.prototype.__proto__ 的值是 null, 通常來說也是一個對象的原型鏈終點, 它表示了 Object.prototype 對象沒有原型. 附一張圖 (圖片來源於這裡):

這張圖說明了 JavaScript 的繼承 (委託): new Foobar — __proto__ —> Foobar.prototype — __proto__ —> Object.prototype — __proto__ —> null.

(用《你不知道的JavaScript》里的話來說: 繼承意味著複製操作，然而 JavaScript 默認並不會複製對象的屬性，相反，JavaScript 只是在兩個對象之間創建一個關聯，這樣，一個對象就可以通過委託訪問另一個對象的屬性和函數，所以與其叫繼承，委託的說法反而更準確些.)

Tags: __proto__ [[prototype]] javascript prototype 原型對象原型鏈