如何实现 new、apply、call、bind 的底层逻辑？

写在前面

JavaScript 中的 apply、call 和 bind 方法是前端代码开发中相当重要的概念，并且与 this 的指向密切相关。很多人对它们的理解还比较浅显，如果你想拥有扎实的 JavaScript 编程基础，那么必须要了解这些基础常用的方法。

为了方便更好地理解，在开始前先思考几个问题：

用什么样的思路可以 new 关键词？

apply、call、bind 这三个方法之间有什么区别?

怎样实现一个 apply 或者 call 的方法？

方法的基本介绍

new 原理介绍

new 关键词的主要作用就是执行一个构造函数、返回一个实例对象，在 new 的过程中，根据构造函数的情况，来确定是否可以接受参数的传递。下面我们通过一段代码来看一个简单的 new 的例子。

function Person(){
   this.name = 'Jack';
}
var p = new Person(); 
console.log(p.name)  // Jack

这段代码比较容易理解，从输出结果可以看出，p 是一个通过 person 这个构造函数生成的一个实例对象，这个应该很容易理解。那么 new 在这个生成实例的过程中到底进行了哪些步骤来实现呢？总结下来大致分为以下几个步骤。

1. 创建一个新对象；
2. 将构造函数的作用域赋给新对象（this 指向新对象）；
3. 执行构造函数中的代码（为这个新对象添加属性）；
4. 返回新对象。

那么问题来了，如果不用 new 这个关键词，结合上面的代码改造一下，去掉 new，会发生什么样的变化呢？我们再来看下面这段代码。

function Person(){
  this.name = 'Jack';
}
var p = Person();
console.log(p) // undefined
console.log(name) // Jack
console.log(p.name) // 'name' of undefined

从上面的代码中可以看到，我们没有使用 new 这个关键词，返回的结果就是 undefined。其中由于 JavaScript 代码在默认情况下 this 的指向是 window，那么 name 的输出结果就为 Jack，这是一种不存在 new 关键词的情况。
那么当构造函数中有 return 一个对象的操作，结果又会是什么样子呢？我们再来看一段在上面的基础上改造过的代码。

function Person(){
   this.name = 'Jack'; 
   return {age: 18}
}
var p = new Person(); 
console.log(p)  // {age: 18}
console.log(p.name) // undefined
console.log(p.age) // 18

通过这段代码又可以看出，当构造函数最后 return 出来的是一个和 this 无关的对象时，new 命令会直接返回这个新对象，而不是通过 new 执行步骤生成的 this 对象。
但是这里要求构造函数必须是返回一个对象，如果返回的不是对象，那么还是会按照 new 的实现步骤，返回新生成的对象。接下来还是在上面这段代码的基础之上稍微改动一下。

function Person(){
   this.name = 'Jack'; 
   return 'tom';
}
var p = new Person(); 
console.log(p)  // {name: 'Jack'}
console.log(p.name) // Jack

可以看出，当构造函数中 return 的不是一个对象时，那么它还是会根据 new 关键词的执行逻辑，生成一个新的对象（绑定了最新 this），最后返回出来。
因此我们总结一下：new 关键词执行之后总是会返回一个对象，要么是实例对象，要么是 return 语句指定的对象。

apply & call & bind 原理介绍

先来了解一下这三个方法的基本情况，call、apply 和 bind 是挂在 Function 对象上的三个方法，调用这三个方法的必须是一个函数。
请看这三个函数的基本语法。

func.call(thisArg, param1, param2, ...)
func.apply(thisArg, [param1,param2,...])
func.bind(thisArg, param1, param2, ...)

其中 func 是要调用的函数，thisArg 一般为 this 所指向的对象，后面的 param1、2 为函数 func 的多个参数，如果 func 不需要参数，则后面的 param1、2 可以不写。
这三个方法共有的、比较明显的作用就是，都可以改变函数 func 的 this 指向。call 和 apply 的区别在于，传参的写法不同：apply 的第 2 个参数为数组； call 则是从第 2 个至第 N 个都是给 func 的传参；而 bind 和这两个（call、apply）又不同，bind 虽然改变了 func 的 this 指向，但不是马上执行，而这两个（call、apply）是在改变了函数的 this 指向之后立马执行。

let a = {
  name: 'jack',
  getName: function(msg) {
    return msg + this.name;
  } 
}
let b = {
  name: 'lily'
}
console.log(a.getName('hello~'));  // hello~jack
console.log(a.getName.call(b, 'hi~'));  // hi~lily
console.log(a.getName.apply(b, ['hi~']))  // hi~lily
let name = a.getName.bind(b, 'hello~');
console.log(name());  // hello~lily

从上面的代码执行的结果中可以发现，使用这三种方式都可以达成我们想要的目标，即通过改变 this 的指向，让 b 对象可以直接使用 a 对象中的 getName 方法。从结果中可以看到，最后三个方法输出的都是和 lily 相关的打印结果，满足了我们的预期。
关于这三个方法的原理相关先介绍到这里，我们再看看这几个方法的使用场景。

方法的应用场景

判断数据类型

用 Object.prototype.toString 来判断类型是最合适的，借用它我们几乎可以判断所有类型的数据.

function getType(obj){
  let type  = typeof obj;
  if (type !== "object") {
    return type;
  }
  return Object.prototype.toString.call(obj).replace(/^$/, '$1');
}

判断数据类型就是借用了 Object 的原型链上的 toString 方法，最后返回用来判断传入的 obj 的字符串，来确定最后的数据类型。

类数组借用方法

类数组因为不是真正的数组，所有没有数组类型上自带的种种方法，所以我们就可以利用一些方法去借用数组的方法，比如借用数组的 push 方法，看下面的一段代码。

var arrayLike = { 
  0: 'java',
  1: 'script',
  length: 2
} 
Array.prototype.push.call(arrayLike, 'jack', 'lily'); 
console.log(typeof arrayLike); // 'object'
console.log(arrayLike);
// {0: "java", 1: "script", 2: "jack", 3: "lily", length: 4}

从上面的代码可以看到，arrayLike 是一个对象，模拟数组的一个类数组。从数据类型上看，它是一个对象。从上面的代码中可以看出，用 typeof 来判断输出的是 ‘object’，它自身是不会有数组的 push 方法的，这里我们就用 call 的方法来借用 Array 原型链上的 push 方法，可以实现一个类数组的 push 方法，给 arrayLike 添加新的元素。
从上面的控制台可以看出，push 满足了我们想要实现添加元素的诉求。

获取数组的最大 / 最小值

我们可以用 apply 来实现数组中判断最大 / 最小值，apply 直接传递数组作为调用方法的参数，也可以减少一步展开数组，可以直接使用 Math.max、Math.min 来获取数组的最大值 / 最小值，请看下面这段代码。

let arr = [13, 6, 10, 11, 16];
const max = Math.max.apply(Math, arr); 
const min = Math.min.apply(Math, arr);
console.log(max);  // 16
console.log(min);  // 6

继承

  function Parent3 () {
    this.name = 'parent3';
    this.play = [1, 2, 3];
  }
  Parent3.prototype.getName = function () {
    return this.name;
  }
  function Child3() {
    Parent3.call(this);
    this.type = 'child3';
  }
  Child3.prototype = new Parent3();
  Child3.prototype.constructor = Child3;
  var s3 = new Child3();
  console.log(s3.getName());  // 'parent3'

如何自己实现这些方法

new 的实现

执行 new 的过程，new 被调用后大致做了哪几件事情。

1. 让实例可以访问到私有属性；
2. 让实例可以访问构造函数原型（constructor.prototype）所在原型链上的属性；
3. 构造函数返回的最后结果是引用数据类型。

自己实现 new 的代码应该如何写呢？

function _new(ctor, ...args) {
    if(typeof ctor !== 'function') {
      throw 'ctor must be a function';
    }
    let obj = new Object();
    obj.__proto__ = Object.create(ctor.prototype);
    let res = ctor.apply(obj,  [...args]);
    let isObject = typeof res === 'object' && res !== null;
    let isFunction = typeof res === 'function';
    return isObject || isFunction ? res : obj;
};

apply 和 call 的实现

由于 apply 和 call 基本原理是差不多的，只是参数存在区别，因此我们将这两个的实现方法放在一起讲。
依然是结合方法“借用”的原理，我们一起来思考一下这两个方法如何实现，请看下面实现的代码。

Function.prototype.call = function (context, ...args) {
  var context = context || window;
  context.fn = this;
  var result = eval('context.fn(...args)');
  delete context.fn
  return result;
}
Function.prototype.apply = function (context, args) {
  let context = context || window;
  context.fn = this;
  let result = eval('context.fn(...args)');
  delete context.fn
  return result;
}

从上面的代码可以看出，实现 call 和 apply 的关键就在 eval 这行代码。其中显示了用 context 这个临时变量来指定上下文，然后还是通过执行 eval 来执行 context.fn 这个函数，最后返回 result。
要注意这两个方法和 bind 的区别就在于，这两个方法是直接返回执行结果，而 bind 方法是返回一个函数，因此这里直接用 eval 执行得到结果。

bind 的实现

结合上面两个方法的实现，bind 的实现思路基本和 apply 一样，但是在最后实现返回结果这里，bind 和 apply 有着比较大的差异，bind 不需要直接执行，因此不再需要用 eval ，而是需要通过返回一个函数的方式将结果返回，之后再通过执行这个结果，得到想要的执行效果。

Function.prototype.bind = function (context, ...args) {
    if (typeof this !== "function") {
      throw new Error("this must be a function");
    }
    var self = this;
    var fbound = function () {
        self.apply(this instanceof self ? this : context, args.concat(Array.prototype.slice.call(arguments)));
    }
    if(this.prototype) {
      fbound.prototype = Object.create(this.prototype);
    }
    return fbound;
}

从上面的代码中可以看到，实现 bind 的核心在于返回的时候需要返回一个函数，故这里的 fbound 需要返回，但是在返回的过程中原型链对象上的属性不能丢失。因此这里需要用Object.create 方法，将 this.prototype 上面的属性挂到 fbound 的原型上面，最后再返回 fbound。这样调用 bind 方法接收到函数的对象，再通过执行接收的函数，即可得到想要的结果。

总结

综上，我们可以看到这几个方法是有区别和联系的，通过下面的表格我们再来梳理一下这些方法的异同点，希望你可以更好地理解。