从一个 JSON.parse 错误深入研究 JavaScript 的转义字符

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2017-11-14
原文链接:zhuanlan.zhihu.com

JSON.parse 将一个 JSON 字符串转换为 JavaScript 对象。

JSON.parse('{"hello":"\world"}')

以上代码输出:

{
  hello: "world"
}

是一个 JavaScript 对象,但是仔细观察会发现,"\world" 变成了 "world"。

那么我们继续运行如下代码:

JSON.parse('{"hello":"\\world"}')

出抛出异常:

VM376:1 Uncaught SyntaxError: Unexpected token w in JSON at position 11
    at JSON.parse (<anonymous>)
    at <anonymous>:1:6

Unexpected token w


好奇心不死,继续试,3 个反斜杠:

JSON.parse('{"hello":"\\\world"}')

结果是:

VM16590:1 Uncaught SyntaxError: Unexpected token w in JSON at position 11
    at JSON.parse (<anonymous>)
    at <anonymous>:1:6

继续,4 个反斜杠:

JSON.parse('{"hello":"\\\\world"}')

结果正常:

{
 hello: "\world"
}
  • 1个,"world"
  • 2个,Error
  • 3个,Error
  • 4个,"\world"
  • 5个,"\world"
  • 6个,Error
  • 7个,Error
  • 8个,"\\world"
  • 。。。

我们换个思路,把 JSON.parse 去掉,只输出 JavaScript 字符串:

> 'hello'
"hello"
> '\hello'
"hello"
> '\\hello'
"\hello"
> '\\\hello'
"\hello"
> '\\\\hello'
"\\hello"

问题大概找到了。

把上面的规则带入到之前的 JSON.parse 代码,问题就解决了。

我们看看 JSON 的字符串解析规则:

根据这个规则,我们解析一下 "\hello",第 1 个字符是反斜杠(\),所以在引号后面走最下面的分支(红线标注):

第 2 个字符是 h,但是反斜杠后面只有 9 条路,这个不属于任何一条路,所以这个是个非法字符。

不只是 JSON,在很多语言中都会抛出类似 Error:(7, 27) Illegal escape: '\h' 的错误。

但是不知道为什么 JavaScript 偏偏可以解析这个非法转义字符,而解决方式也很暴力:直接忽略。

在 es 规范我没有找到具体的章节。去看看 V8 是怎么解析的吧。

引擎读取 JavaScript 源码后首先进行词法分析,文件 /src/parsing/scanner.cc 的功能是读取源码并解析(当前最新版 6.4.286)。

找到 Scanner::Scan() 函数关键代码:

case '"':
case '\'':
  token = ScanString();
break;

是一个很长的 switch 语句:如果遇到双引号(")、单引号(')则调用 ScanString() 函数。

简单解释下:以上代码是 C++ 代码,在 C++ 中单引号是字符,双引号是字符串。所以表示字符时,双引号不需要转义,但是单引号需要转义;而表示字符串时,正好相反。此处的 C++ 转义并不是我们今天要研究的转义。

在 ScanString() 函数中我们也只看重点代码:

while (c0_ != quote && c0_ != kEndOfInput && !IsLineTerminator(c0_)) {
  uc32 c = c0_;
  Advance();
  if (c == '\\') {
    if (c0_ == kEndOfInput || !ScanEscape<false, false>()) {
      return Token::ILLEGAL;
    }
  } else {
    AddLiteralChar(c);
  }
}
if (c0_ != quote) return Token::ILLEGAL;
literal.Complete();

如果已经到了末尾,或者下 1 个字符是不能转义的字符,则返回 Token::ILLEGAL。那么我们看看 ScanEscape 是不是返回了 false 呢?

template <bool capture_raw, bool in_template_literal>
bool Scanner::ScanEscape() {
  uc32 c = c0_;
  Advance<capture_raw>();

  // Skip escaped newlines.
  if (!in_template_literal && c0_ != kEndOfInput && IsLineTerminator(c)) {
    // Allow escaped CR+LF newlines in multiline string literals.
    if (IsCarriageReturn(c) && IsLineFeed(c0_)) Advance<capture_raw>();
    return true;
  }

  switch (c) {
    case '\'':  // fall through
    case '"' :  // fall through
    case '\\': break;
    case 'b' : c = '\b'; break;
    case 'f' : c = '\f'; break;
    case 'n' : c = '\n'; break;
    case 'r' : c = '\r'; break;
    case 't' : c = '\t'; break;
    case 'u' : {
      c = ScanUnicodeEscape<capture_raw>();
      if (c < 0) return false;
      break;
    }
    case 'v':
      c = '\v';
      break;
    case 'x': {
      c = ScanHexNumber<capture_raw>(2);
      if (c < 0) return false;
      break;
    }
    case '0':  // Fall through.
    case '1':  // fall through
    case '2':  // fall through
    case '3':  // fall through
    case '4':  // fall through
    case '5':  // fall through
    case '6':  // fall through
    case '7':
      c = ScanOctalEscape<capture_raw>(c, 2);
      break;
  }

  // Other escaped characters are interpreted as their non-escaped version.
  AddLiteralChar(c);
  return true;
}

这个函数只有 2 处返回了 false。

1、如果转义字符后面是 u,u 后面不是 Unicode 字符时,返回 false

2、如果转义字符后面是 x,x 后面不是十六进制数字时,返回 false

也就是说:'\u'、'\uhello'、'\u1'、'\x'、'\xx' 都抛出异常。

Uncaught SyntaxError: Invalid Unicode escape sequence

Uncaught SyntaxError: Invalid hexadecimal escape sequence

而其它非转义字符,都直接执行了后面的代码:

AddLiteralChar(c);
return true;

前面的注释也说明了这一点:

Other escaped characters are interpreted as their non-escaped version.

其他转义字符被解释为对应的非转义版本


综上,问题的根源就是 JavaScript 和 JSON 对转义字符的处理方式不同,导致了难以发现的 bug。JSON 遇到不能转义的字符直接抛出异常,而 JavaScript 遇到不能转义的字符直接解释为对应的非转义版本。

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