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XPath 2.0 的新特性
XPath 2.0 的新特性
關鍵字： XPath 2, XQuery, XML原作：2002.4.20, 譯自
本文將帶你領略一下XPath2.0的一些新特性。假定你已經對XPath1.0有了初步了解，并且經常在XSLT環境下使用它。在此并不準備對它作詳盡的描述，只是點出一些最值得關注的特性。
XPath1.0 和 XPath2.0的相互關系
和 中都這樣說：“XPath是用于對XML文件的部分進行定址(addressing)的語言”。這是對XPath 1.0特性的恰當描述。（當然，這里沒有提到你可以使用算術表達式和字符串、數字和布爾表達式，但這些特性被盡可能地減到最少。）另一方面，人們對XPath2.0的特性所寄予的期望更多。XPath2.0是一個非常強大的語言，可操作的數據類型范圍更廣。對XPath2.0的較好的描述是： 它是一個處理序列的表達式語言，并內在地支持XML文件的查詢。查詢？這不是XQuery的任務嗎？
XPath2.0 和 XQuery1.0的相互關系
一年多以來，W3C的XSL 和XML Query 工作組就一直在一起工作，目標是在XSL2.0和XQuery1.0之間有盡可能多的共享內容，并且在技術和原則上可行，最后把這兩者之間的共同部分命名為"XPath 2.0"。這就意味著XPath2.0出臺的背后不但有，而且還包括許多。
XPath2.0是XQuery的一個嚴格的句法子集。事實上，工作草案和語言語法都是由同一個來源自動產生的(當然是用XML和XSLT)。雖然在嚴格意義上，一個工作草案不是另一個的子集(因為某些段落是專為XPath2.0而設的)，但幾乎是一樣的。不管怎樣，中有80%的文本是這兩個草案中所共有的。 XQuery1.0的XPath2.0子集要大一些。從樂觀的角度看，一旦你在學習XPath2.0的過程中通過了所有障礙，就會欣喜地發現，你幾乎已經掌握了XQuery。
事實上，XQuery所獨有的特性主要是由頂層的查詢封裝機制組成。例如函數的定義、名稱空間的聲明、schema的引入以及元素的構建。而在XPath2.0的另一個主要使用環境XSLT2.0中，就不需要這些機制，因為XSLT2.0一般會提供自己的版本，所以就不把它包含在共有的子集中。
對XML Schema的支持
回顧一下，XPath1.0所支持的表達式只有四種類型：
- 節點集
- 布爾值
- 數字(浮點數)
- 字符串
關于XPath2.0表達式的返回值的種類的詳細資料，請參閱 文件。出于實用性，我們可以簡單地說，表達式的返回值可以是簡單類型、節點、節點或簡單類型序列。就像我們即將看到的，實際上每個表達式都返回一個序列。
XPath2.0中對節點的定義基本上與XPath1.0中相同，不同之處在于，現在可以將某些種類(元素和屬性)與XML Schema類型聯系起來并作為這些類型進行處理。與XPath1.0一樣，有7種節點類型：文件節點(document nodes), 元素(elements)，屬性(attributes)，名稱空間節點(namespace nodes)，處理器指令(processing instructions)，注釋(comments)和文本節點(text nodes)。在術語上有個小差別，在這里根節點("root nodes")現在有了個更加貼切的名稱 -- 文件節點("document nodes")。
序列，序列，序列
作為一種處理序列的語言，讓我們來討論XPath2.0是如何對待序列的，以及它的表現。下面是一些準則，你應當牢記在心。這些關于序列的格言是XPath2.0工作的基礎。理解它們是深入理解并欣賞XPath2.0工作方式的前提。
格言之一：一切都是序列
如果你想要你的朋友對你留下深刻印象，就指著一個XPath2.0表達式(或XQuery表達式)，然后不經意地說出這個表達式顯然返回一個序列。為使這個把戲逼真，你不必揭穿這個謎底：事實上所有表達式的返回值都是序列。
只要你明白這樣一個事實，即一切都是序列，你就會理解一個簡單類型值（或節點）和一個簡單類型值（或節點）序列之間沒有任何區別?；谶@樣的原因，XPath2.0工作草案和一般談論時經常說返回一個“數字”或“字符串”的表達式，實際上意味著“一個數值序列”或“一個字符串序列”。因為這兩者之間沒有區別，兩種用法都可接受。只需記住一切都是序列是沒錯的。
格言之二：序列很淺
沒有序列之序列。如果你試圖在序列中嵌套序列，當然在句法上可以接受，不過你得到的是一個“膨脹的”序列，子序列和包含它的序列仍然是依次排列的。
例如，下面這個表達式
(2, 4, (1,2,3), 6)
經過取值變換后和這個表達式是同一個序列：
(2, 4, 1, 2, 3, 6)
以及這個表達式，諸如此類：
( (((2)), (4,1,2,3,(6)) )
…
格言之三：序列是有序的
與XPath1.0的節點集不同，序列是有序的?？紤]下面這個表達式：
(/foo/bar, /foo)
就像你所知道的，逗號(,)是一個構造(連接)序列的操作符。我將 /foo 放在 /foo/bar 之后，構造的序列中 bar 元素直接在 foo 元素之前，而不管它們在源文件中出現的先后次序。后邊，我們將會看到XPath2.0的序列可以取代XPath1.0的節點集，而不失功能性和兼容性。
格言之四：序列內可以有重復
與XPath1.0的節點集(或一般的集合)不同，序列內可以有重復。例如，我們稍微修改上面的表達式：
(/foo/bar, /foo, /foo/bar)
這個序列的組成是 bar 元素， 之后是 foo 元素，接著還是同樣的 bar 元素。在XPath1.0中，我們無法構造這樣的集合，因為根據定義，節點集內不能包含同樣的元素一次以上。
節點集的興衰
在XPath1.0中，如果你想處理多個節點，就必須和節點集打交道。在XPath2.0中，節點集的概念更趨一般化，并且作了擴展。正如我們所看到的，序列可以包含簡單類型值以及節點。我們還看到，序列和節點集的不同點在于它是有序的，并且可以有重復。人們自然會問：如何在不破壞XPath的同時處理節點集？
在一個只有序列的世界里如何模擬集合？
XPath1.0的節點集確實是無序的。然而，XSLT作為XPath的主要使用環境，節點集內的節點總是以某種次序進行處理的。處理節點集的缺省次序就是文件內的順序(因為所有節點的順序在文件內總是給定的)。在XPath2.0中，用以處理節點集合(即序列)的缺省順序未必和文件中的順序相同，但是和序列內的順序是一致的。為了與XPath1.0兼容，路徑表達式(以及其他1.0的表達式如聯合(union)表達式)被定義成總是返回文件內的順序。特別地，只要在直接表達式中使用"/"，結果總是以文件內的順序。此外，總是自動從結果中除去重復的元素。XPath2.0就是這樣在一個只有序列的世界中模擬節點集的。
如果你還沒跟得上，也不必擔心。到目前為止，你可能還沒意識到XPath1.0的節點集是無序的。這對那些說明書的作者來說好處最大，它們確信一切都是一致的和完備定義(well-defined)的。姑且相信序列實際上是有序的，而路徑表達式仍然和從前一樣。
幾個要掌握的關鍵字
除了引入許多新的數據類型和函數， XPath2.0還引入了幾個基于關鍵字的運算符，我們來看看其中的幾個。
對序列的運算(Operations on sequences)
在XPath2.0處理序列的新運算符中，最強大的大概就是 for 表達式。它可以對序列進行列舉，為引用序列的每個成員返回一個新值。這一點與 xsl:for-each 很相似，不同之處在于它實際上返回的是一個序列，你然后可以按照序列對這個返回值進行操作。
我們來看下面的例子，它返回一個簡單類型的序列，每項都是各訂單中各個項目的總費用：
for $x in /order/item return $x/price * $x/quantity
然后我們就可以用 sum() 函數得到訂單的全部費用：
sum(for $x in /order/item return $x/price * $x/quantity)
與XSLT/XPath1.0相比，像這樣的情況在XPath2.0中使用序列非常容易解決。如果不使用序列，這個問題非常難辦，通常要構造一個臨時的“結果樹片斷”，然后使用 node-set() 擴展函數。
條件表達式
XPath2.0最強大(也是要求最多的)的結構之一就是條件表達式。這里是XPath2.0工作草案中的一個例子：
if ($widget1/unit-cost < $widget2/unit-cost) then $widget1 else $widget2定量修飾符(Quantifiers)
XPath1.0的等于運算符(=)是這個語言很有力的一個方面，這是因為它可以對節點集進行比較。我們來看這個例子：
/students/student/name = "Fred"
在XPath1.0中，如果任何一個學生的名字等于"Fred"，這個表達式就返回true。這可以稱為存在定量(existential quantification)
，因為它測試滿足某種條件的成員是否存在。 XPath2.0保留了這項功能，還提供了更明確的測試方法：
some $x in /students/student/name satisfies $x = "Fred"
這個公式更加強大，因為你可以用任何想要的比較式來代替 $x = "Fred"，而不僅僅是比較是否相等。而且，XPath1.0沒有提供一種手段來判斷是否每個學上的名字都是"Fred"。XPath2.0引入了這項功能來進行 全局定量(universal quantification), 所用的句法和上面的相似。
交，差，聯合 (Intersections, differences, unions)
在XPath1.0中，唯一的集合運算符是聯合(|)。這使得很難確定某個節點是否在給定的節點集內。例如，為了確定節點 $x 是否包含在 /foo/bar 節點集內，我們大約必須這么寫：
/foo/bar[generate-id(.)=generate-id($x)]
或者
count(/foo/bar)=count(/foo/bar | $x)
XPath2.0所引入的 intersect 運算符緩解了這種痛苦。上面的那種令人頭暈的寫法現在可以簡單地這么寫：
$x intersect /foo/bar
XPath2.0還引入了 except 運算符，馬上可以用來選擇某個節點集中除了某些節點之外的所有元素。在XPath1.0中如果要選擇除了某個特定名稱空間的名字之外的所有屬性，必須這樣寫：
對數據類型的擔憂
如果你曾看過XPath2.0說明，會發現我沒有提到許多新關鍵字，包括 cast, treat, assert, 和 instance of。它們也是該語言的重要部分。但其重要性部分地取決于你在什么環境下使用XPath2.0。如果你打算在XSLT2.0環境下使用XPath，就沒有必要每天使用它們。在某種情況下你確實想使用它們(例如，將一個字符串轉換成日期)，但不是非用不可。然而在XQuery1.0環境下
，你會很快熟悉它們的。
原因是XQuery1.0是設計為一種靜態類型的語言(statically typed language)。在執行查詢之前，要考慮查詢表達式的返回數據類型，并據此對查詢進行分析和優化。這只有在用戶明確指定了表達式的返回類型之后才有可能。這樣做的另一個好處是可以盡早地捕捉到錯誤，以便增強查詢的正確性。
當然，在可用性和類型安全性之間要有個取舍。為同時滿足兩個團體(有時人為地把使用者分為面向文檔的(document-oriented)和面向數據的(data-oriented)兩大類)的需要，XPath2.0提供了一種手段，讓使用環境可以決定在這種取舍之間站在何處。XPath2.0可以由其使用環境設置參數。這聽起來好像是解決可移植性的藥方。重要的是要清楚這些進展背后的指導原則。這個原則就是，任何XPath2.0表達式如果它不首先返回錯誤的話，則它的返回值應和其他環境下的返回值相同。這樣，如果一個表達式在一種環境下會產生錯誤，而在另一種環境下不會，則它不會產生兩個不同的表達式結果。換句話說，你得到的要么是正確答案，要么是錯誤信息。正確答案永遠不可能多于一個。
對XSLT的用戶而言，大多數情況下它們不必過分擔憂。一個XPath2.0的表達式在XQuery的環境下可能會拋出一個“異?！?，而在XSLT環境下同樣的表達式只是悄悄地調用一個后備轉換程序。
結論
現在可以明確的是，XPath2.0是XPath1.0的一個非常重要的升級。它的發展動力既有XPath1.0用戶團體的要求，也有XQuery1.0對它的要求。也許你對整個方案不能認同，卻很難否認它代表了一個顯著的協同。再加上一些幸運的話，它同樣會成為幾種用戶團體的一個強大的標準工具。
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