107.精读《Optional chaining》

1. 引言

备受开发者喜爱的特性 Optional chaining 在 2019.6.5 进入了 stage2，让我们详细读一下草案，了解一下这个特性的用法以及讨论要点。

借着这次精读草案，让我们了解一下一个完整草案的标准文档结构是怎样的。

一个新特性的文档，首先要描述 起因 是什么，也就是为什么要增加这个特性，大家不会没有理由的就增加一个特性。其次是其他语言是否有现成的实现版本，参考他们并进行归纳总结，可以增加思考角度的全面性。

第三点就是 语法介绍，也就进入了新特性的正题，这里要详细介绍所有可能的使用情况。第四点是 语义，也就是诠释语法的含义。

然后是可选的 是否有不支持的情况，对于不支持的点是否有意而为之，为什么？此处一般会留下讨论的 ISSUE。然后是 暂不考虑的点，是由于性价比低、使用场景少，或者实现成本高的原因，为什么某些已经想到的点暂不考虑，这里也会留下讨论的 ISSUE。

后面一般还有 “正在讨论的点”、“FAQ”、“草案进度”、“参考文献”、“相关问题”、“预先讨论资料” 等内容。

2. 概述&精读

首先让我们回顾一下什么是 “Optional chaining”。

起因介绍

当访问一个深层树形结构的对象时，我们总需要判断中间节点属性是否存在：

var street = user.address && user.address.street;

而且很多 API 返回的属性都可能为 Null，而我们往往只想获取非 Null 时的结果：

var fooInput = myForm.querySelector('input[name=foo]')
var fooValue = fooInput ? fooInput.value : undefined

笔者这里补充，在人机交互的领域，可能为 Null 的情况很多。首先是交互行为模块很多，行为复杂，很容易导致数据分散且难以预测（可能为空），仅是 DOM 元素就需要太多兼容，因为 DOM 被修改的实际太多了，大家都在共享一个可变的结构；其次是交互过程中间状态很多，出现状态残缺的可能性也很大，就拿 SQL 解析为例：后端只要检测 Query 是否正确就可以了，但前端的 SQL 编辑器需要在输入不完整的情况下给出提示，也就是在语法树错误的情况下给出提示，因此需要进行容错。

而 Optional chaining 可以解决为了容错而写过多重复代码的问题：

var street = user.address?.street
var fooValue = myForm.querySelector('input[name=foo]')?.value

正如上面的例子：如果 user.address 为 undefined，那 street 拿到的就是 undefined，而不是报错。

配合另一个在 stage2 的新特性 Nullish Coalescing 做默认值处理非常方便：

// falls back to a default value when response.setting is missing or nullish
// (response.settings == null) or when respsonse.setting.animationDuration is missing
// or nullish (response.settings.animationDuration == null)
const animationDuration = response.settings?.animationDuration ?? 300;

?? 号可以理解为 “默认值场景下的 ||”：

const response = {
  settings: {
    nullValue: null,
    height: 400,
    animationDuration: 0,
    headerText: '',
    showSplashScreen: false
  }
};

const undefinedValue = response.settings?.undefinedValue ?? 'some other default'; // result: 'some other default'
const nullValue = response.settings?.nullValue ?? 'some other default'; // result: 'some other default'
const headerText = response.settings?.headerText ?? 'Hello, world!'; // result: ''
const animationDuration = response.settings?.animationDuration ?? 300; // result: 0
const showSplashScreen = response.settings?.showSplashScreen ?? true; // result: false

0 || 1 的结果是 1，因为 0 判定为 false，而 || 在前面的变量为 false 型才继续执行，而我们想要的是 “前面的对象不存在时才使用后面的值”。?? 则代表了 “前面的对象不存在” 这个含义，即便值为 0 也会认为这个值是存在的。

Optional chaining 也可以用在方法上：

iterator.return?.()

或者试图调用某些未被实现的方法：

if (myForm.checkValidity?.() === false) { // skip the test in older web browsers
    // form validation fails
    return;
}

比如某个旧版本浏览器不支持 myForm.checkValidity 方法，则不会报错，而是返回 false。

已有实现调研

Optional chaining 在 C#、Swift、CoffeeScript、Kotlin、Dart、Ruby、Groovy 已经实现了，且实现方式均有差异，可以看到每个语言在实现语法时都是有取舍的，但是大方向基本是相同的。

想了解其他语言是如何实现 Optional chaining 的读者可以 点击阅读原文。

这些语言实现 Optional chaining 的差异基本在 语法、支持范围、边界情况处理 等不同，所以如果你每天要在不同语言之间切换工作，看似相同的语法，但不同的细节可能把你绕晕（所以会的语言多，只会让你变成一个速记字典，满脑子都是哪些语言在哪些语法讨论倾向哪一边，选择了哪些特性这些毫无意义的结论，如果不想记这些，基础语法都没有掌握怎么好意思说会这门语言呢？所以学 JS 就够了）。

语法

Optional Chaining 的语法有三种使用场景：

obj?.prop       // optional static property access
obj?.[expr]     // optional dynamic property access
func?.(...args) // optional function or method call

也就是将 . 替换为 ?.，但要注意第二行与第三行稍稍有点反直觉，比如在函数调用时，需要将 func(...args) 写为 func?.(...args)。至于为什么语法不是 func?(...args) 这种简洁一点的表达方式，在 FAQ 中有提到这个例子：

obj?[expr].filter(fun):0 引擎难以判断 obj?[expr] 是 Optional Chaning，亦或这是一个普通的三元运算语句。

可见，要支持 ?. 这个看似简单的语法，在整个 JS 语法体系中要考虑的边界情况很多。

即便是 ?. 这样完整的用法，也需要注意 foo?.3:0 这种情况，不能将 foo?. 解析为 Optional chanining，而要将其解析为 foo? .3 : 0，这需要解析引擎支持 lookahead 特性。

语义

当 ?. 前面的变量值为 null 或 undefined 时，?. 返回的结果为 undefined。

a?.b                          // undefined if `a` is null/undefined, `a.b` otherwise.
a == null ? undefined : a.b

a?.[x]                        // undefined if `a` is null/undefined, `a[x]` otherwise.
a == null ? undefined : a[x]

a?.b()                        // undefined if `a` is null/undefined
a == null ? undefined : a.b() // throws a TypeError if `a.b` is not a function
                              // otherwise, evaluates to `a.b()`

a?.()                        // undefined if `a` is null/undefined
a == null ? undefined : a()  // throws a TypeError if `a` is neither null/undefined, nor a function
                             // invokes the function `a` otherwise

短路

所谓短路，就是指引入了 Optional chaining 后，某些看似一定会执行的语句在特定情况下会短路（终止执行），比如：

a?.[++x]         // `x` is incremented if and only if `a` is not null/undefined
a == null ? undefined : a[++x]

第一个例子，如果 a 时 null/undefined，就不会执行 ++x。

原因是这段代码部分等价于 a == null ? undefined : a[++x]，如果 a == null 为真，自然不会执行 a[++x] 这个语句。但由于 Optional chaining 使这个语句变得 “简洁了”，虽然带来了便利，但也可能导致看不清完整的执行逻辑，引发误判。

所以看到 ?. 语句时，一定要反射性的思考一下，这个语句会触发 “短路”。

长“短路”

Optional chaining 在 JS 的规范中，作用域仅限于调用处。看下面的例子：

a?.b.c(++x).d  // if `a` is null/undefined, evaluates to undefined. Variable `x` is not incremented.
               // otherwise, evaluates to `a.b.c(++x).d`.
a == null ? undefined : a.b.c(++x).d

可以看到 ?. 仅在 a?. 这一层生效，而不是对后续的 b.c、c(++x).d 继续生效。而对于 C+ 与 CoffeeScript，这个语法是对后续所有 get 生效的（这里再次提醒，不要用 CoffeeScript 了，因为对于相同语法，语义都发生了变化，对你与你的同事都是巨大的理解负担，或者说没有人愿意注意，为什么代码在 CoffeeScript 里不报错，而转移到 JS 就报错了，是因为 Optional chaining 语义不一致造成的。）。

正因为 Optional chaining 在 JS 语法中仅对当前位置起保护作用，因此一个调用语句中允许出现多个 ?. 调用：

a?.b[3].c?.(x).d
a == null ? undefined : a.b[3].c == null ? undefined : a.b[3].c(x).d
  // (as always, except that `a` and `a.b[3].c` are evaluated only once)

上面这段代码，对 a?.b、c?.(x) 的访问与调用是安全的，而对于 b[3]、 b[3].c、c?.(x).d 的调用是不安全的。

在 FAQ 环节也提到了，为什么不学习 C# 与 CoffeeScript 的语义，将安全保护从 a?. 之后就一路 “贯穿” 下去？

原因是 JS 对 Optional chaining 的理解不同导致的。Optional chaining 仅仅是安全访问保护，不代表 try catch，也就是它不会捕获异常，举一个例子：

a?.b()

这个调用，在 a.b 不是一个函数时依然会报错，原因就是 Optional chaining 仅提供了对属性访问的安全保护，不代表对整个执行过程进行安全保护，该抛出异常还是会抛出异常，因此 Optional chaining 没有必要对后面的属性访问安全性负责。

笔者认为 TC39 对这个属性的理解是合理的，否则用 try catch 就能代替 Optional chaining 了。让一个特性仅实现分内的功能，是每个前端从业者都要具备的思维能力。

PS：笔者再多提一句，在任何技术设计领域，这个概念都适用。想想你设计的功能，写过的函数，如果为了图方便，扩大了其功能，终究会带来整体设计的混乱，适得其反。

边界情况 - 分组

我们知道，JS 代码可以通过括号的方式进行分组，分组内的代码拥有更高的执行优先级。那么在 Optional chaining 场景下考虑这个情况：

(a?.b).c
(a == null ? undefined : a.b).c

与不带括号的进行对比：

a?.b.c
a == null ? undefined : a.b.c

我们会发现，由于括号提高了优先级，导致在 a 为 null/undefined 时，解析出了 undefined.c 这个必定报错的荒谬语法。因此我们不要试图为 Optional chaining 进行括号分组，这样会打破逻辑顺序，使安全保护不但不生效，反而导致报错。

Optional delete

中文大概可以翻译为 “安全删除” 吧，也就是 JS 的 Optional chaining 支持下面的使用方式：

delete a?.b
a == null ? true : delete a.b

这样不论 b 是否存在，得到的都是 b 删除成功的信号（返回值 true）。

至于为什么要支持 Optional delete，草案里也有提到，笔者认为非常有意思：

讨论重点应该是 “我们为什么不支持 Optional delete”，而不是 “我们为什么要支持 Optional delete”，有点像反证法的思路。由于 Optional delete 具备一定的使用场景，而且支持方式零成本（改写为 a == null ? true : delete a.b 即可），所以就支持它吧！

不支持的特性

下面三个特性不支持，原因是没什么使用场景：

• 安全的 construction：new a?.()
• 安全的 template literal：a?.`string`
• 上面两者的结合：new a?.b(), a?.b`string`

首先看 new 一个对象，如果 new 出来的结果是 undefined，那这个返回值使用起来也没有意义。

对于第二个安全的 template literal 来说，比如下面的语法：

a?.b
`c`

会被解析为

a == null ? undefined : a.b`c`

那么对于下面这种翻译结果：

a == null ? undefined : a.b `c`

目前不会有人这么写代码，因为这种语法的使用场景一般都是 “前面的属性必定存在时的简化语法”，比如 styled-components 的：

div`
  width: 300px;
`

而如果解析为：

(a == null ? undefined : a?.b) `c`

则更不会有人愿意尝试这种写法，所以安全的 template literal 这种需求是不存在的，自然第三种需求也是不存在的。

下面一个不支持的特性，虽然有一定使用场景，但依然被否定的：

• 安全的赋值：a?.b = c

讨论 ISSUE

笔者总结一下，一共有这几种令人烦恼的地方，导致大家不想支持 安全赋值 特性：

短路特性导致的理解成本：

比如 a?.b = c()，如果 a 为 null/undefined，那么函数 c() 就不会被执行，这种语法太违背开发者的常识，如果支持这个特性带来的理解负担会很大。

连带考虑场景很多：

如果支持了这种看似简单的赋值场景，那么至少还有下面五种赋值场景需要考虑到：

• 简单赋值: a?.b = c
• 聚合赋值: a?.b += c, a?.b >>= c
• 自增，自减: a?.b++, --a?.b
• 解构赋值: { x: a?.b } = c, [ a?.b ] = c
• for 循环中的临时赋值: for (a?.b in c), for (a?.b of c)

总和这几种考虑，支持安全赋值会带来更多灵活的用法，导致代码复杂度陡增（想想你的同事大量使用上面的后四种例子，你绝对想要找他决斗，因为这种写法和乱用 window 变量一样，在 JS 允许的框架内写出难以维护的逻辑，像是钻了法律的孔子），因此 TC39 决定不支持这种用法，从源头上杜绝被滥用。

以上不支持的功能点会在静态编译时被禁止，但以后也许会重新讨论。

另外对于 Class 的私有变量是否支持 a?.#b a?.#b() 还在讨论中，这取决于私有成员变量草案是否能最终落地。

暂不讨论的点

目前有两个 Optional chaining 功能点暂不讨论，分别是 Optional spread 与 Optional destructuring

对于 Optional spread，建议是：

const arr = [...?listOne, ...?listTwo];
foo(...?args);

但由于可以结合 Nullish Coalescing 达到同样的效果：

foo(...args ?? [])

所以暂时不深入讨论，因为存在意义不大。

对于 Optional destructuring，建议是：

// const baz = obj?.foo?.bar?.baz;
const { baz } = obj?.foo?.bar?;

也就是对于解构用法，在最后一个位置添加 ?，使其能安全的解构。

但由于基于这个特性会演变出太多的使用变体：

‪const {foo ?: {bar ?: {baz}}} = obj?

或者

const {
  foo?: {
    bar?: { baz }
  }
} = obj;

对开发者的理解成本压力较大，毕竟 Optional chaining 的出发点只是 ?. 这么简单。而且对于默认值，我们又有 ?? 语法可以快速满足，因此这个特性的讨论也被搁置了。

余下的 Q&A

大部分 Q&A 在上面的解读都有提及，下面列出剩余的两个 Q&A：

为什么语法是 ?. 而不是 .? ?

原因是与三元运算符冲突了，思考下面的用法：

1.?foo : bar

在 js 中，1. 等价于 1，那么这就是一个标准的三元运算表达式，因此 .? 语法会产生歧义，只能选择 ?.。

为什么 null?.b 的结果不是 null 呢？

由于 . 表达式不关心 . 前面对象的类型，因为它的目的是访问 . 后面的属性，因此不会因为 null?.b 就返回 null，而是统一返回 undefined。

最后，需要 TC39 最终审核后，Optional chaining 才能进入 Stage3，我们拭目以待吧！

3. 总结

写一篇 JS 特性草案的完整解读真的很累，以后也许很少有机会这么完整的解读草案了，但希望借着这次解读 Optional chaining 的机会，让大家理解 TC39 是如何制定草案的，草案都在讨论什么，怎么讨论的，流程有哪些。

同时，还希望让大家意识到，为一个语言添加一个看似简单的新特性有多么的不容易，一个简单的 ?. 语法就牵涉到与三元运算符、分组、解构等等已存在语法的交织与冲突，所以想要安全又妥当的添加一个新特性，参与讨论的人必须对 JS 语言有完整全面的理解，同时也要对边界情况考虑的很周全，懂得对语法融会贯通。

最后，希望大家可以意识到，JS 这么重量级的语言，一个新的语法特性其实也是这么三言两语讨论下来的，其中不乏有一些拍脑袋的地方、对于“即可也可”的情况，稍稍结合一些具体案例就定下来其中一种的现象也是存在的，甚至对于某些规范点根本不存在一个完美的 “真理”，比如为什么语法是 ?. 而不是 a&.b（Ruby 使用的就是 &.），认清了这种情况存在，就不会执着于 “语法的学习”，而转向更底层，更有用的 “语义的学习”，并能通过阅读 TC39 的草案了解其他语言的实现差异，从而快速掌握其他语言的语法。