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【js引擎】quickjs 中的两个 proto

article 2025/1/7 13:42:26

别被 quickjs 的接口命名骗了，接口 JSValue JS_NewObjectProto(JSContext *ctx, JSValueConst proto); 中的 proto 并不是 obj.__proto__，而是设计模式中的原型模式。

了解 javascript 语言的面向对象编程模式的同学都知道，javascript 中的继承和多态是使用原型链来实现的。见官方描述： ECMAScript® 2023 Language Specification 4.3.1

javascript 的原型链( prototype chain)

总结来说，每一个构造函数都有一个prototype属性(property)。当使用 new 表达式执行构造函数时，返回的对象会包含一个指向这个构造函数的prototype属性的引用，即:__proto__。所以 prototype 属性是共享的，所有通过该构造函数创建的对象，都会指向同一个 prototype 属性。
prototype 属性本身也是一个对象，也有 __proto__ 引用，这个逐次向上的引用链，叫做原型链。

mdn 和阮一峰的日志中，都详细描述过该机制，并且配有样例，这里不再多说。

quickjs 中的原型链（prototype chain）和原型模式（Prototype Pattern）

原型模式

quickjs 是开发 javascript 运行时最经常使用的 js 引擎之一。quickjs 引擎使用 c 语言开发。在使用 quickjs 引擎的时候，其中创建对象的接口，很容易让人迷惑：

JSValue JS_NewObjectProto(JSContext *ctx, JSValueConst proto);

我们会想当然的认为 proto 就是 javascript 中的 __proto__引用。我们会认为

JSValue obj = JS_NewObjectProto(ctx, my_proto);

创建的 object 满足 obj.__proto__ is my_proto。而实际上并不是。要说清楚这个问题，我们还需要结合另外几个接口来看

JSValue JS_NewObjectProtoClass(JSContext *ctx, JSValueConst proto, JSClassID class_id);
JSValue JS_NewObjectClass(JSContext *ctx, int class_id);
JSValue JS_NewObjectProto(JSContext *ctx, JSValueConst proto);
JSValue JS_NewObject(JSContext *ctx);

在这里插入图片描述
结合这张这四个函数的调用关系图，可以得到以下结论：

创建一个对象与两件事有关，proto 对象和 class id
当没有class id 时，默认class id 为 JS_CLASS_OBJECT
当没有 proto 时，会从 context->class_proto 获取一个 proto。

那这两个变量到底有什么作用呢？继续向下追溯发现，proto 的作用是找到其背后的 shape 对象。然后传递给 JS_NewObjectFromShape 函数，而 class_id 的作用暂时还没提现出来。

JSValue JS_NewObjectProtoClass(JSContext *ctx, JSValueConst proto_val,
                               JSClassID class_id)
{
    JSShape *sh;
    JSObject *proto;

    proto = get_proto_obj(proto_val);
    sh = find_hashed_shape_proto(ctx->rt, proto);
    if (likely(sh)) {
        sh = js_dup_shape(sh);
    } else {
        sh = js_new_shape(ctx, proto);
        if (!sh)
            return JS_EXCEPTION;
    }
    return JS_NewObjectFromShape(ctx, sh, class_id);
}

再继续看JS_NewObjectFromShape 函数，会发现shape在这里只是被设置进去了，而 class_id 的作用是，用来执行一些类型独有的设置。例如 ARRAY、C_FUNCTION 等。而如果没有预定义的特殊设置，则只会关注该对象是否是 exotic 的。

static JSValue JS_NewObjectFromShape(JSContext *ctx, JSShape *sh, JSClassID class_id)
{
    JSObject *p;

    js_trigger_gc(ctx->rt, sizeof(JSObject));
    p = js_malloc(ctx, sizeof(JSObject));
	....
    p->shape = sh;
	....
    switch(class_id) {
    .....
    case JS_CLASS_ARRAY:
        {
            JSProperty *pr;
            p->is_exotic = 1;
            p->fast_array = 1;
            p->u.array.u.values = NULL;
            p->u.array.count = 0;
            p->u.array.u1.size = 0;
            /* the length property is always the first one */
            if (likely(sh == ctx->array_shape)) {
                pr = &p->prop[0];
            } else {
                /* only used for the first array */
                /* cannot fail */
                pr = add_property(ctx, p, JS_ATOM_length,
                                  JS_PROP_WRITABLE | JS_PROP_LENGTH);
            }
            pr->u.value = JS_NewInt32(ctx, 0);
        }
        break;
		.....
    default:
    set_exotic:
        if (ctx->rt->class_array[class_id].exotic) {
            p->is_exotic = 1;
        }
        break;
    }
	....
    return JS_MKPTR(JS_TAG_OBJECT, p);
}

所以总结一下，proto 的作用，是 copy 其背后的 shape，而 class_id 的作用，是做一些特殊类型的独有配置。因此这里的 proto 的含义其实是设计模式中的原型模式。通过已有的原型对象，快速生成与原型对象相同的实例。而具体shape是什么作用，以后有机会再单说。

多说一句，class_id 并不是用来判断 object 的类型的。有些同学看到switch case 中判断类型的操作，就以为 class_Id 是用来判断类型的。实际上，只要有class_id 的对象，都是 Object。至于javascript定义的 7 种值类型：Undefined、Null、Boolean、String、Symbol、Numeric、Object，是靠JSValue 中的 Tag 来区分的。

原型链

那么原型链是如何实现的呢？我们只需要找一下 quickjs 是如何查找 __proto__ 属性的就好了。
__proto__属性是object类都有的属性，统一定义在 js_object_proto_funcs 中，可以看到 __proto__在quickjs中，实际上是 shape 中的一个字段

static const JSCFunctionListEntry js_object_proto_funcs[] = {
	....
    JS_CGETSET_DEF("__proto__", js_object_get___proto__, js_object_set___proto__ ),
	....
};

static JSValue js_object_get___proto__(JSContext *ctx, JSValueConst this_val)
{
	...
    ret = JS_GetPrototype(ctx, val);
    ...
    return ret;
}
JSValue JS_GetPrototype(JSContext *ctx, JSValueConst obj)
{
    JSValue val;
	.....
            p = p->shape->proto;
            if (!p)
                val = JS_NULL;
            else
                val = JS_DupValue(ctx, JS_MKPTR(JS_TAG_OBJECT, p));
        }
	.....
    return val;
}