1+1=10

扬长避短 vs 取长补短

Qt中的JavaScript引擎小记

准备补充些JavaScript知识，所以先从Qt角度简单梳理一下。Qt对JavaScript支持，从Qt3时代就开始了，但由于各种原因，一直没有好好了解过：

  • QSA：Qt Script for Application。2003~2008，后被QtScript取代。
  • QtScript：2007(Qt4.3) ~ 2020 (Qt6.0)，后被QJSEngine取代。（QtScript有两个版本，Qt经典版本和Qt4.6起基于JavaScriptCore的版本）
  • QJSEngine：2012(Qt5.0)~至今。（QJSEngine 也有两个版本，基于V8的版本和Qt5.2起Qt自己的V4版本）

QtWebEngine和早期QtWebkit中都包含javascript引擎，不在本文范围之内。

背景

Qt下javascript的故事，感觉和Qt下opengl的故事有一拼：变来变去，受外界影响很大。

Qt下引擎

早期Qt引入javascript是为了给QWidget引入脚本功能，后来改进引擎是为了支持QML。

QSA

QSA（Qt Script for Application），实现上，它是ECMAScript 3.0和4.0草案的复合。

  • 2003年7月发布
  • 2008年结束支持（被Qt4.3引入的功能更强的QtScript模块取代）。

QtScript

分两个版本(阶段)：

  • QtScript (Classic)：Qt4.3 ~ Qt4.5。这个模块的问题是，没有JIT功能，速度慢，不支持EMCAScript新特性。Qt 4.6时，QtScript 使用JavaScriptCore进行了重写。原有的这个模块，以QtScriptClassic的名字被放入到了Qt Solutions 中。
  • QtScript：Qt4.6 ~ Qt5.15。使用JavaScriptCore对QtScript进行重写的版本。但是JavaScriptCore作为Webkit的JavaScript引擎，并没有公开的API接口，不关注Webkit之外的应用场景，也不接受Qt提交的适配QtScript补丁。Qt需要维护自己的JavaScriptCore，在其内部挂钩子，但是上游变动很大，每次适配都需要大量工作，这从一开始也为废弃埋下伏笔。

时间线：

  • 2007年5月，Qt4.3 引入了QtScript模块（ECMAScript 3.0标准）。
  • 2009年12月，Qt4.6使用JavaScriptCore对QtScript进行了重写。（此时Qt在Nokia旗下，重写QtScript是为了推出QML/QtQuick，以更好支持Qt在塞班、meego等手机操作系统下的APP开发）。
  • 2015年7月，Qt5.5发布，QtScript被标识为废弃。
  • 2020年8月，Qt6.0发布，QtScript从Qt6中正式移除。

QJSEngine

分两个版本(阶段)：

  • QJSEngine（V8）：Qt5.0~Qt5.1。基于Google V8的 QJSEngine。V8作为JavaScript引擎，速度没得说，但是和QML配合起来，数据需要来回转换，性能受影响。而且V8和JavaScriptCore有同样的问题，不Care Qt下的使用场景，不接受Qt提交的补丁，需要Qt自行维护一个V8，比较痛苦。
  • QJSEngine：Qt5.2 ~ 至今。Qt自研的V4，兼容EMCAScript5.1(在Qt6.0中，至少支持到EMCAScript 7)。与V8相比，对QML支持更好，但是纯JavaScript的话，会稍差一些。

时间线：

  • 2012年，Qt5.0引入基于Google V8的 QJSEngine。
  • 2013年，Qt5.2引入自己的JavaScript引擎——V4VM，取代Google的V8。

QQmlEngine：QJSEngine的派生类，与QJSEngine都是在Qt5.0引入。注意，QtQuick1中引擎叫做QDeclarativeEngine。

JavaScript

对于JavaScript，网络上的资料就很多了。而且里面涉及多个公司的爱恨情仇，远比Qt的故事复杂...

JavaScript提交给ECMA指定标准，称之为ECMAScript，标准编号ECMA-262。本文中没有刻意区分 ECMAScript、ECMA-262和JavaScript。

  • ECMAScript (/ˈɛkməskrɪpt/)，JavaScript在标准中的名字
  • ECMA-262，标准的名字
  • ISO/IEC 16262:2011，对应的ISO标准名字

标准化之前

  • 1995年，网景公司（NetScope）就在浏览器中嵌入Scheme还是Java，展开激烈讨论。最终布兰登·艾克(Brendan Eich)5月花了10天时间设计了一门语言。取名Mocha，9月改名LiveScript，1995年年底定名JavaScript（当时网景公司与昇阳电脑公司组成的开发联盟为了让这门语言搭上Java这个编程语言“热词”，将其临时改名为JavaScript，日后这成为大众对这门语言有诸多误解的原因之一）。
  • 1996年8月，微软发布的 IE3.0 包含了JScript。JScript系通过对网景的解释器进行逆向而创建。（浏览器大战）
  • 1996年11月，网景正式向ECMA（欧洲计算机制造商协会）提交语言标准。ECMA以JavaScript语言为基础制定了ECMAScript标准规范——ECMA-262。

注：1996年，微软在IE浏览器中也搞了自己VBScript脚本，但在IE寿终正寝之前，基本就已经没人在web中使用了，毕竟大家都不喜欢打开网页看到一句“请在IE浏览器下使用”。VBScript作为Windows系统的脚本语言，也已经于2023年10月10日进入微软的弃用名单。

标准化 1.0~3.0

  • 1997年6月，ECMAScript 1.0
  • 1998年6月，ECMAScript 2.0
  • 1999年12月，ECMAScript 3.0

ECMAScript 3.0获取巨大成功，得到广泛支持。

标准化 4.0 3.1 5.x(ISO/IEC)

ECMAScript 4.0 并不存在，ECMAScript 3.1 也不存在，因为

  • 2000年，ECMAScript 4.0开始酝酿
  • 2007年10月， ECMAScript 4.0草案发布，各方对此有严重分歧
  • 2008年7月，终止ECMAScript4.0开发

ECMA会议决定：将ECMAScript4.0草案中涉及现有功能改善的部分，发布为ECMAScript3.1，但会后不久又将其改为ECMAScript5.0；将草案中改动大的部分，放入JavaScript.next（即后面的ES6）或JavaScript.next.next。

  • 2009年12月，ECMAScript5.0发布
  • 2011年6月，ECMAScript5.1发布（并成为ISO国际标准 ISO/IEC 16262:2011)

标准化 6~ 至今（成熟阶段？）

  • 2015年6月，ECMA262的第6版发布。如果从2000年4.0酝酿开始算，这一版本用时15年（比从C++98和难产的C++0x即后来的C++11跨度都大）。从这一版本开始，官方开始用年份命名：ECMAScript2015，简称ES2015（尽管很多人都在用ES6）。

从ES2015开始，ECMA-262开挂了，每年6月份一个版本：

  • 2016年6月，ECMA262 第7版，ECMAScript 2016
  • 2017年6月，ECMA262 第8版，ECMAScript 2017
  • 2018年6月，ECMA262 第9版，ECMAScript 2018
  • 2019年6月，ECMA262 第10版，ECMAScript 2019
  • 2020年6月，ECMA262 第11版，ECMAScript 2020
  • 2021年6月，ECMA262 第12版，ECMAScript 2021
  • 2022年6月，ECMA262 第13版，ECMAScript 2022
  • 2023年6月，ECMA262 第14版，ECMAScript 2023
  • ...

Babel

  • https://babeljs.io

Babel 是一个广泛使用的 JavaScript 编译器，它可以将最新的 ECMAScript 语言标准（如 ES2015+）编译为向后兼容的 JavaScript 版本，以便在旧版本的浏览器或环境中运行。

Babel 默认只转换新的 JavaScript 句法（syntax），而不转换新的 API，比如 Iterator、Generator、Set、Maps、Proxy、Reflect、Symbol、Promise 等全局对象，以及一些定义在全局对象上的方法。要使用新的API，需要使用某种Polyfill才行。

Babel的插件babel-polyfill包含 core-js。

引擎环境

ECMAScript规范的语言本身，而其执行需要环境：

  • 浏览器下：ECMAScript + WebAPIs（BOM + DOM)
  • Node.js：ECMAScript + Node APIs（fs + net + ...)

同样：

  • Qt下：ECMAScript + Qt APIs

QJSEngine

  • https://doc.qt.io/qt-6/qtjavascript.html
  • https://doc.qt.io/qt-6/qtqml-javascript-functionlist.html
  • https://doc.qt.io/qt-6/qtqml-javascript-hostenvironment.html
  • https://wiki.qt.io/V4

扯了这么多，终于可以回到正题了。

从QTBUG-47735在Qt5.12修复来看，QJSEngine 应该支持 ECMAScript2016 (ES7)。EMCA各个版本的特性可以如下地址查看：

  • https://www.w3schools.com/js/js_versions.asp

ECMAScript2017(ES8)还不支持，见QTBUG-58620，Add async/await support to V4。可是，六七年过去了，没都有动静。这也使得我们一直不能用 async/await。

简单测试

使用ES2016中引入指数操作符(** )试一试：

#include <QCoreApplication>
#include <QJSEngine>
#include <QJSValueList>

int main(int argc, char *argv[])
{
    QCoreApplication a(argc, argv);

    QJSEngine engine1;
    //! [0]
    qDebug() << engine1.evaluate("2.5**3").toNumber();
    //! [0]
    //! [1]
    qDebug() << engine1.evaluate("let a = 2.5; let b= 3; a**b").toNumber();
    //! [1]
    //! [2]
    engine1.globalObject().setProperty("a", 2.5);
    engine1.globalObject().setProperty("b", 3);
    qDebug() << engine1.evaluate("a**b").toNumber();
    //! [2]
    //! [3]
    auto ret = engine1.evaluate("(function(a, b) { return a**b; })");
    qDebug() << ret.call(QJSValueList{2.5, 3.0}).toNumber();
    //! [3]
    //! [4]
    ret = engine1.evaluate("((a, b) => a**b)");
    qDebug() << ret.call(QJSValueList{2.5, 3.0}).toNumber();
    //! [4]
    return 0;
}

输出结果：

15.625
15.625
15.625
15.625
15.625

使用ES2017添加的Object.entries()试试看：

    QJSEngine engine2;
    engine2.globalObject().setProperty("e", engine2.newQObject(&engine2));
    qDebug() << engine2.evaluate("Object.entries(e)").toString();

另外，在 qtdeclarative/tests/auto/qml/ecmascripttests下，有ecma262的测试用例，以及Qt用于跑这些数据的 qjstest 程序。

小例子

点击按钮，调用javascript改变其属性：

#include <QApplication>
#include <QPushButton>
#include <QFile>
#include <QJSEngine>

int main(int argc, char *argv[])
{
    QApplication a(argc, argv);

    auto btn = new QPushButton("Hello world!");
    QJSEngine engine;
    engine.globalObject().setProperty("btn", engine.newQObject(btn));
    btn->connect(btn, &QPushButton::clicked, &engine, [&engine]() {
        engine.evaluate("btn.text=\"Hello from js\"");
    });

    btn->show();
    return a.exec();
}

使用module，实现上述功能：

#include <QApplication>
#include <QPushButton>
#include <QFile>
#include <QJSEngine>

const char *js = R"js(
export function hello() {
    btn.text = "Hello from js!";
}
)js";

int main(int argc, char *argv[])
{
    QApplication a(argc, argv);

    {
        QFile f("test.mjs");
        f.open(QFile::WriteOnly);
        f.write(js);
    }

    auto btn = new QPushButton("Hello world!");
    QJSEngine engine;
    engine.globalObject().setProperty("btn", engine.newQObject(btn));
    auto m = engine.importModule("test.mjs");
    btn->connect(btn, &QPushButton::clicked, [m](){m.property("hello").call();});

    btn->show();
    return a.exec();
}

参考

  • https://www.qt.io/blog/2013/04/15/evolution-of-the-qml-engine-part-1
  • https://bugreports.qt.io/browse/QTBUG-47735
  • https://bugreports.qt.io/browse/QTBUG-71329
  • https://bugreports.qt.io/browse/QTBUG-58620
  • https://doc.qt.io/qt-6/qtqml-javascript-hostenvironment.html
  • https://doc.qt.io/qt-5/qtscript-index.html
  • https://doc.qt.io/qt-5/qtqml-javascript-hostenvironment.html
  • https://doc.qt.io/archives/4.3/qtscript.html#language-overview
  • https://doc.qt.io/archives/qt-4.8/porting-qsa.html
  • https://www.qt.io/blog/2013/09/30/qt-5-2-alpha-available
  • https://wiki.qt.io/New_Features_in_Qt_5.5
  • https://development.qt-project.narkive.com/hzVG9b6f/qtscript-vs-qml-qjsengine
  • https://en.wikipedia.org/wiki/QtScript
  • https://web.archive.org/web/20131202231949/http://blog.qt.digia.com/blog/2007/01/05/say-hello-to-qtscript/
  • https://web.archive.org/web/20080119082451/http://doc.trolltech.com/qsa-1.2.1/getting-started.html
  • https://tc39.es/ecma262/
  • https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/JavaScript
  • https://ecma-international.org/publications-and-standards/standards/ecma-262/
  • https://www.w3schools.com/js/js_versions.asp
  • https://en.wikipedia.org/wiki/ECMAScript
  • https://en.wikipedia.org/wiki/JavaScript
  • https://en.wikipedia.org/wiki/ECMAScript_version_history
  • ES6 标准入门
  • https://es6.ruanyifeng.com/

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