instanceof 操作符实现原理解析

本文会介绍ES6规范中 instanceof 操作符的实现，以及自定义 instanceof 操作符行为的几个方法。

文中涉及的规范相关的代码皆为伪代码，为了便于理解，其中可能会省略一些参数判断逻辑或者使用ES语法来代替规范内置的方法，如果发现纰漏，欢迎随时指出。

instanceof 操作符的实现

InstanceofOperator(O, C)

O instanceof C 会被编译为方法调用 -- InstanceofOperator(O, C)，其实现如下：

InstanceofOperator(O, C){
    if(typeof C !== 'object'){
        throw TypeError;
    }
    let instOfHandler = C[Symbol.hasInstance];
    if(typeof instOfHandler !== 'undefined'){
        return !!instOfHandler.call(C, O);
    }
    if(typeof C !== 'function'){
        throw TypeError;
    }
    return OrdinaryHasInstance(C, O);
}

该方法首先判断了 C[Symbol.hasInstance] 方法是否存在，如果存在，就调用；如果不存在，就调用 OrdinaryHasInstance(C, O) 方法。

Function.prototype[Symbol.hasInstance](V)

对于 ES 内置构造器如 Function(), Array() ，其本身是没有 [Symbol.hasInstance] 属性的，都继承自 Function.prototype，这个方法是预定义的，不可修改：

Reflect.getOwnPropertyDescriptor(Function.prototype, Symbol.hasInstance)
=>
Object {writable: false, enumerable: false, configurable: false, value: function}

其实现如下：

Function.prototype[Symbol.hasInstance](V){
    let F = this;
    return OrdinaryHasInstance(F, V);
}

比较简单明了，直接调用 OrdinaryHasInstance(F, V) 方法。

OrdinaryHasInstance(C, O)

上述两个方法都最终调用到了 OrdinaryHasInstance(C, O) ，其实现如下：

OrdinaryHasInstance(C, O){
    if(typeof C !== 'function'){
        return false;
    }
    if(typeof O !== 'object'){
        return false;
    }
    let P = C.prototype;
    while(true){
        let O = Object.getPrototypeOf(O);
        if(O === null){
            return false;
        }
        if(SameValue(P, O)){
            return true;
        }
    }
}

这个方法是判断 C.prototype 是否在 O 的原型链上。

知道了 instanceof 操作符的实现原理，可以发现有3个地方可以自定义操作符行为。

自定义 instanceof 操作符行为的几个方法

InstanceofOperator(O, C) 方法中的 let instOfHandler = C[Symbol.hasInstance]

这是对操作符右侧变量做修改

普通的对象，默认是没有 [Symbol.hasInstance] 属性的，也继承不到内置的 Function.prototype[Symbol.hasInstance]() 方法：

let o = {};
let a = new Array();
console.log(a instanceof Array) // true
console.log(a instanceof o) // Uncaught TypeError: Right-hand side of 'instanceof' is not callable

如果要避免报错，可以让 o 继承系统内置方法：

Reflect.setPrototypeOf(o, Function.prototype);
console.log(a instanceof o) // false

也可以直接给其添加 [Symbol.hasInstance] 属性：

Reflect.defineProperty(o, Symbol.hasInstance, {
    value(instance){
        return Array.isArray(instance);
    }
});
console.log(a instanceof o) // true

一种更常规的自定义方法是：

class C {
    static [Symbol.hasInstance](instance){
        return false;
    }
}
let c = new C();
console.log(c instanceof C) // false

注意，这里定义的是静态方法，是直接挂在 C 上的方法，而不是实例方法：

Reflect.getOwnPropertyDescriptor(C, Symbol.hasInstance);
=>
Object {writable: true, enumerable: false, configurable: true, value: function}

使用传统的模拟构造函数法：

function F(){}
Reflect.defineProperty(F, Symbol.hasInstance, {
    value(instance){
        return false;
    }
});
let f = new F();
console.log(f instanceof F) // false

内置构造器也是可以添加 Symbol.hasInstance 方法的：

Reflect.defineProperty(Array, Symbol.hasInstance, {
    value(instance){ return typeof instance === 'function';}
})
console.log(Array[Symbol.hasInstance]) // function value(instance){ return typeof instance === 'function';}
console.log([] instanceof Array) // false
console.log(function(){} instanceof Array) // true

注意，如果不使用 defineProperty 方法，而是用 [] 的方法来设置属性的话，是不生效的：

Array[Symbol.hasInstance] = function(){ return typeof instance === 'function';}
console.log(Array[Symbol.hasInstance]) // function [Symbol.hasInstance]() { [native code] }

OrdinaryHasInstance(C, O) 方法中的 let P = C.prototype;

也是对操作符右侧变量做修改

function F(){}
F.prototype = {};
let f = new F();
console.log(f instanceof F) // true
F.prototype = {};
console.log(f instanceof F) // false

在实例化之后，再重新设置构造函数的 prototype 属性，会导致修改之前创建的实例做 instanceof 操作时不再符合预期。

OrdinaryHasInstance(C, O) 方法中的 let O = Object.getPrototypeOf(O)

这是对操作符左侧变量做修改：

var a = new Array();
console.log(a instanceof Array) // true
Object.setPrototypeOf(a, Function.prototype);
console.log(a instanceof Array) // false
console.log(a instanceof Function) // true

对 a 的原型链上的任何环节做修改，都可以改变 instanceof 操作符的行为。

以上是从纯语法的方面来考虑 instanceof 操作符的行为，当涉及到浏览器环境中时，还会有一些需要特别注意的地方。

跨 frame 或 window 的情况

同一个页面中不同的 frame 之间，以及主页面与 frame 之间，有着不同的上下文执行环境，和不同的内置对象。当 instanceof 操作符涉及到多个 frame 时，就会出现一些非预期的情况：

[] instanceof window.frames[0].Array // false

因为 [] 是由主页面中的 Array 生成的，跟 frame 中的 Array 并无关联。当页面中有多个 frame 之间的数据交换时，要特别注意这一点。