深入理解CSS：line-height、vertical-align（转载）

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说在前面：通过这次深入学习CSS的line-height和vertical-align属性，对CSS真是刮目相看，决心开始深入CSS学习哈哈。

一、从一个常见的需求开始

在一行中，左侧图标，图标右侧是文字，并且图标和文字在这行垂直居中。

上代码：

    
    abgxxx
    abgxxx

　　
　　图片看着很正常，内联元素按顺序在一行排列，但是当给外层div加上背景色和边框之后就发现问题了。

.bg {
    background-color: lightblue;
    border: black solid 1px;
}
　　

图片下方出现了空白，这是由于img元素的vertical-align属性默认为baseline，baseline意味着元素的基线通父元素的基线对齐，父元素的基线为字母x的下边缘(线)，但是像图片或者输入框这种元素，本身没有基线，则是将其底端通父元素的基线对齐。

　　那么图片下方的空白处的高度是怎么确定的呢？

.bg span{
    background-color: lightgreen;
}

给后面的span加上背景色后，看出空白的高度即字符的基线baseline和bottom之间的距离，而这个距离是由line-height决定的，而line-height的默认值是normal，那normal 是什么呢？我们经常将 normal 理解为 1，或者 1.2，就连CSS规范中也没有讲明白normal究竟代表多少。我们知道 line-height 的值为数字时，表示的相对于 font-size 的倍数，但问题在于，font-size:100px 对应的文字在不同字体里的高度是不一样的！那么 line-height 会随着文字大小的改变而改变吗？ normal 真的表示 1 或者 1.2 吗？vertical-align 又是如何被 line-height 影响的呢？

让我们来深入理解一个不那么简单的 CSS 机制。(下文中字体度量摘自方老师的译文，见参考资料1)

二、font-size和字符度量

下面是一段简单的 HTML 代码，一个 p 标签包含了 3 个 span 标签，每个 span 各自有一个 font-family：

    Ba
    Ba
    Ba
  

p  { font-size: 100px }
.a { font-family: Helvetica }
.b { font-family: Gruppo    }
.c { font-family: Catamaran }

（注：这几款字体我们的电脑上可能没有，在我们自己电脑上可以设置三个字体查看区别：monospace、默认字体Microsoft YaHei、fantasy，font-size均设置为40px，见下方）

    
    
    abgxxx
    abgxxx
    abgxxx

　　font-size 相同，font-family 不同，得到的 span 元素的高度也不同！

为什么 font-size: 100px 不能得到相同高度的元素呢？测量了一下每个 span 的高度：Helvetica 115px，Gruppo 97px，Catamaran 164px。
　　

乍看很奇怪，但是仔细想想，这么做又是很有道理的。原因在于字体本身，这是字体的原理：

• 一款字体会定义一个 em-square，它是用来盛放字符的金属容器。这个 em-square 一般被设定为宽高均为 1000 相对单位，不过也可以是 1024、2048 相对单位。
  
• 字体度量都是基于这个相对单位设置的，包括 ascender、descender、capital height、x-height 、linegap等。注意这里面的值是允许相对于 em-square 出血（bleed outside）的，可以理解为超出 em-square
  　　来几张图：
  　　
  
  　

（注：后面两张标注的字体度量值中的leading不是很明确，原谅我实在没找到合适的图描述linegap即leading的，看到下文vertical-align：normal的取值过程，你就能明白了！请耐心，继续往下看哦）

• 在浏览器中，上面的 1000 相对单位会按照设定的font-size 缩放。
  我们把 Catamaran 字体放到 FontForge 中，分析它的字体度量：
• em-square 是 1000
• ascender 是 1100，descender 是 540。通过测试发现，macOS 上的浏览器使用了 HHead Ascent 和 HHead Descent 值，Windows 上的浏览器使用了 Win Ascent 和 Win Descent（而且两个平台上的值不一样）。我们还看到 Capital Height 是 680，X height 是 485。
  　　

这意味着 Catamaran 字体占据了 1100 + 540 个相对单位，尽管它的 em-square 只有 1000 个相对单位，所以当我们设置 font-size:100px 时，这个字体里的文字高度是 164px。这个计算出来的高度决定了 HTML 元素的 content-area（内容区）。

我们还能看出大写字母的高度是 68px，小写字母的高度（x-height）是 49px。所以 1ex = 49px，1em = 100px，而不是 164px。（em 是基于 font-size，而不是基于计算出来的高度）

当 p 元素出现在屏幕上时，它可能包含了多行内容，每行内容由多个内联元素组成（内联标签或者是包含文本的匿名内联元素），每一行都叫做一个 line-box。line-box 的高度是由它所有子元素inline-box的高度计算得出的。浏览器会计算这一行里每个子元素的高度，再得出 line-box 的高度（具体来说就是从子元素的最高点到最低点的高度），所以默认情况下，一个 line-box 总是有足够的高度来容纳它的子元素。

每个 HTML 元素实际上都是由多个 line-box 的容器，如果你知道每个 line-box 的高度，那么你就知道了整个元素的高度。

如果我们修改一下最初的 HTML 代码：

    Good design will be better.
    Ba
    Ba
    Ba
    We get to make a consequence.

那么就会得到 3 个 line-box（宽度固定）：

• 第一行和最后一行各有一个匿名内联元素（文本内容）
• 中间一行包含两个匿名内联元素和三个 span

我们清楚地看到第二个 line-box 比其他两个要高一些。因为第二行里面的子元素因为有一个用到了 Catamaran 字体的 span。

line-box 的难点在于我们看不见它，而且不能用 CSS 控制它。即使我们用 ::first-line 给第一行加上背景色，我们也看不出第一个 line-box 的高度。

三、line-height

上文中已经提到过content-area，它的高度是由字体度量决定的，而line-box 的高度是根据子元素的高度计算出来的。

对于一个内联元素，它有两个高度：content-area（内容区高度）和vitual-area（实际高度），实际高度就是 line-height，这个高度用于计算 line-box 的高度

line-height 并非表示两个 baseline 之间的距离。

　

virtual-area 和 content-area 高度的差异叫做 leading。leading 的一半会被加到 content-area 顶部，另一半会被加到底部。因此 content-area 总是处于 virtual-area 的中间。

计算出来的 line-height（也就是 virtual-area 的高度）可以等于、大于或小于 content-area。如果 virtual-area 小于 content-area，那么 leading 就是负的，因此 line-box 看起来就比内容还矮了。

还有一些其他种类的内联元素：

• 可替换的内联元素，如 img / input / svg 等
• inline-block 元素，以及所有 display 值以 inline- 开头的元素，如 inline-table /
  inline-flex
• 处于某种特殊格式化上下文的内联元素，例如 flexbox 元素中的子元素都处于flex formatting
  context（弹性格式化上下文）中，这些子元素的 display 值都是「blockified」

这类内联元素，其高度是基于 height、margin、padding 和 border 属性。如果将 height 设置为 auto的话，那么其高度的取值就是 line-height，其 content-area 的取值也是 line-height。

下面解释 line-height:normal 是什么意思

回到 FontForge，Catamaran 的 em-square 高度是 1000，同时我们还看到很多其他的 ascender/descender 值：

• 常规的 Ascent/Descent：ascender 是 770，descender 是 230，用于渲染字符。
• 规格 Ascent/Descent：ascender 是 1100，descender 是 540。用于计算 content-area
  的高度
• 规格 Line Gap：用于计算 line-height: normal。

在 Catamaran 这款字体中，Line Gap 的值是 0，那么 line-height: normal 的结果就跟
content-area 的高度一样，是 1640 相对单位。

为了对比，我们再看看 Arial 字体，它的 em-square 是 2048，ascender 是 1854，descender 是 434，line gap 是 67。那么当 font-size: 100px 时，

• 其 content-area 的高度就是 100/2048*(1854+434) = 111.72，约为 112px；
• 其 line-height: normal 的结果就是 100/2048*(67+1854+434) 约为 115px。

所有这些值都是由字体设计师设置的。

这么看来，line-height:1 就是一个很糟糕的实践。当 line-height 的值是一个数字时，其实就是相对 font-size 的倍数，而不是相对于 content-area。所以 line-height:1 很有可能使得 virtual-area 比 content-area 矮，从而引发很多其他的问题。
　　
　　line-box 计算的一些细节：

• 对于内联元素，padding 和 border 会增大 background 区域，但是不会增大 content-area（不是 line-box 的高度）。一般来说你无法再屏幕上看到 content-area。margin-top 和 margin-bottom对两者都没有影响。
• 对于可替换内联元素（replaced inline elements）、inline-block 元素和 blockified 内联元素，padding、margin 和 border 会增大 height（译者注：注意 margin），因此会影响 content-area 和 line-box 的高度

四、vertical-align

vertical-align 属性，它也是计算 line-box 高度的重要因素之一。

它的默认值是 baseline。还记得字体度量里的 ascender 和 descender 吗？这两个值决定了 baseline 的位置。很少有字体的 ascender 和 descender 的比例是一比一的，所以我们经常看到一些意想不到的现象，下面是例子。

代码如下：

    

        Ba
        Ba
    

    p {
        font-family: Catamaran;
        font-size: 100px;
        line-height: 200px;
    }

一个 p 标签内有两个 span 标签，span 继承了 font-family、font-size 和 200px 的 line-height。这时两个 span 的 baseline 是等高的，line-box 的高度就是 span 的 line-height。

如果第二个 span 的 font-size 变小了

span:last-child {
    font-size: 50px;
}

我们会发现一个非常line-box 的高度变高了！如下图所示。提示你一下，line-box 的高度是从子元素的最高点到最低点的举例。

我们来看另一个例子。p 标签有 line-height:200px，内含一个 span，span 继承了 p 的 line-height。

  

        Ba
    

p {
    line-height: 200px;
}
span {
    font-family: Catamaran;
    font-size: 100px;
}

此时 line-box 的高度是多少？貌似是 200px，但其实不是。这里需要考虑到的问题是 p 有自己的 font-family，默认值是 serif。p 的 baseline 和 span 的 baseline 位置不一样，因此最终的 line-box 比我们预想的要高一些。出现这种问题是因为浏览器认为每个 line-box 的起始位置都有一个宽度为 0 的字符（CSS 文档将其称为 strut），并将其纳入 line-box 的高度的计算中。

看不见的字符，看得见的影响。

为了说明这个问题，我们画图解释一下这个问题。
　　
　　用 baseline 来对齐令人费解，如果我们用 vertical-align: middle 会不会好一点呢？CSS 文档说明：middle 的意思是「用父元素 baseline 高度加上父元素中 x-height 的一半的高度来对齐当前元素的垂直方向的中点」。baseline 所处的高度跟字体有关，x-height 的高度也跟字体有关，所以 middle 对齐也不靠谱。更糟糕的是，一般来说，middle 根本就不是居中对齐！内联元素的对齐受太多因素影响，因此不可能用 CSS 实现。

顺便一说，vertical-align 的其他 4 个值有可能有点用：

• vertical-align: top / bottom，表示与 line-box 的顶部或底部对齐
• vertical-align: text-top / text-bottom，表示与 content-area 的顶部或底部对齐
  

不过依然要小心，大部分情况下，对齐的是 virtual-area，也就是一个不可见的高度。看看下面这个用 vertical-align:top 的例子：

最后，vertical-align 的值也可以是数字，表示根据 baseline 升高或降低，不建议使用数字。

• line-box 的高度的受其子元素的 line-height 和 vertical-align 的影响
• 我们无法轻易的用 CSS 来控制字体度量

小结：

1、字体度量相关概念：

字体度量是指对于指定字号的某种字体，在度量方面的各种属性，其描述的参数包括：

• em-square: 相对单位
• baseline: 字符基线
• ascender: 字符最高点到baseline的距离
• descender: 字符最低点到baseline的距离
• linegap(leading): line-height为normal时的字符实际高度与content-area的差
• capitalHeight: 大写字母顶部到baseline的距离

2、line-height:

语法		line-height : normal | <实数> | <长度> | <百分比> | inherit
说明	设置元素中行的高度
值
	normal	默认行高，一般为1.1.2,基于字体度量计算出来的，计算公式如上
	实数	实数值，缩放因子，相对于font-size的倍数，而不是content-area，可能得出一个比 virtual-area 还要矮的 content-area
	长度	合法的长度值，可以取负值
	百分比	百分比取值基于元素的字体尺寸
初始值	normal
继承性	继承
计算值	长度和百分比值为绝对值，其他为指定值

• 当内容中含有图片时，如果图片的高度大于行高，则含有图片行的line box将被撑开到图片的高度（虽然撑开了linebox，但不会影响line-height，因此也不会影响到基于行高来计算的其他属性)
• 所有的内联元素都有两个高度：基于字体度量的 content-area、virtual-area（也就是 line-height），这两个高度都无法看到

3、vertical-align:

语法		vertical-align : baseline | sub | super | top | text-top | middle | bottom | text-bottom | <百分比> | <长度> | inherit
说明	设置元素内容的垂直对齐方式
参数
	baseline	基线对齐：使元素的基线同父元素的基线对齐，像如片图片或者输入框这类替换元素，本身没有基线，则将其底端同父元素的基线对齐
	sub	下标
	super	上标：使元素的基线（替换元素的底端）相对于父元素的基线升高，移动的幅度CSS规范中没有规定
	top	顶端对齐：将元素的行内框的顶端同行框的顶端对齐，即与line-box的顶部对齐
	text-top	与文本的顶端对齐：将元素的行内框的顶端同文本行的顶线对齐，即与content-area顶部对齐
	middle	中部对齐：通常使用在图片上，将图片的垂直方向的中线在基线位置上方半个ex的高度，注意ex值与字体尺寸有关
	bottom	底端对齐
	text-bottom	文本的底端对齐
	百分比和长度	CSS2，可为负数
初始值	baseline
继承性	不继承
适用于	行内元素和单元格（table-cell）元素
计算值	百分比和长度值为绝对长度；其他同指定值

line-box 计算：

• 对于内联元素，padding 和 border 会增大 background 区域，但是不会增大 content-area（不是line-box 的高度）。一般来说你无法再屏幕上看到 content-area。margin-top 和 margin-bottom对两者都没有影响
• 对于可替换内联元素（replaced inline elements）、inline-block 元素和 blockified内联元素，padding、margin 和 border 会增大 height（译者注：注意 margin），因此会影响
  content-area 和 line-box 的高度
• 受其子元素的 line-height 和 vertical-align 的影响