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JavaScript 作用域

guanshanw 2023-08-22 03:05 28 浏览 0 评论

本文为《你不懂的 JavaScript》读书笔记,本文不考虑ES6与严格模式。

作用域链

写程序免不了用到变量,如何查找这些变量,是由一个叫做作用域的东西管理的。作用域通常分为两种:词法作用域和动态作用域。

JavaScript 作用域

词法作用域是指变量作用域由书写位置决定。举个例子,foo书写时,a(代码1处)指向的是代码2处声明的变量,当foo调用时(代码4处),foo中的a指向的是代码2而非3处声明的变量,因此,bar()输出2。

function foo() {
  console.log(a) // 1
}

function bar() {
  var a = 3 // 3

  foo() // 4
}

var a = 2 // 2
bar() // 输出 2

动态作用域是指变量作用域由调用位置决定。举个例子,当foo调用时(代码4处),a(代码1处)指向的是代码3而非2处声明的变量,因此,bar()输出3。

function foo() {
  console.log(a) // 1
}

function bar() {
  var a = 3 // 3

  foo() // 4
}

var a = 2 // 2
bar() // 输出 3

js采用词法作用域,作用域负责收集、查找变量。作用域通常以树的方式进行组织,以下面的代码为例进行说明。

var a = 1
var b = 2

function f1() {
  var c = 3
  var d = 4

  function f1_1() {
    var e = 5
    var f = 6

    console.log('**********')
    console.log(a)
    console.log(b)
    console.log(c)
    console.log(d)
    console.log(e)
    console.log(f)
  }

  function f1_2() {
    var g = 7
    var h = 8

    console.log('**********')
    console.log(a)
    console.log(a)
    console.log(b)
    console.log(c)
    console.log(d)
    console.log(g)
    console.log(h)
  }

  console.log('**********')
  console.log(a)
  console.log(b)
  console.log(c)
  console.log(d)

  f1_1()
  f1_2()
}

function f2() {
  var i = 9
  var j = 10

  function f2_1() {
    var k = 11
    var l = 12

    console.log('**********')
    console.log(a)
    console.log(b)
    console.log(i)
    console.log(j)
    console.log(k)
    console.log(l)
  }

  function f2_2() {
    var m = 13
    var n = 14

    console.log('**********')
    console.log(a)
    console.log(b)
    console.log(i)
    console.log(j)
    console.log(m)
    console.log(n)
  }

  console.log('**********')
  console.log(a)
  console.log(b)
  console.log(i)
  console.log(j)

  f2_1()
  f2_2()
}

console.log('**********')
console.log(a)
console.log(b)

f1()
f2()

其作用域示意图如下:

                   +-----+ 
                   |  a  | global
                   |  b  |
                   +-----+
                  /       \
                 /         \
           +-----+         +-----+
           |  c  | f1      |  i  | f2
           |  d  |         |  j  |
           +-----+         +-----+
           /    \           /    \
          /      \         /      \
     +-----+    +-----+ +-----+   +-----+
     |  e  |    |  g  | |  k  |   |  m  |
     |  f  |    |  h  | |  l  |   |  n  |
     +-----+    +-----+ +-----+   +-----+
      f1_1       f1_2    f2_1      f2_2

树的根为全局作用域,每个函数创建一个作用域。

当作用域查找变量时,首先从当前作用域开始查找,如果找不到,就向上一级查找。当抵达最外层的全局作用域时,无论是否找到,查找过程都会停止。

如果在作用域中没有找到变量,js引擎对读变量与写变量的行为是不一致的。当无法找到要读取的变量时,js引擎会抛出ReferenceError,示例如下:

function foo() {
  console.log(a)
}

foo()

ReferenceError: a is not defined
    at foo

当无法找到要写的变量时,js引擎会在全局作用域中创建并返回该变量,示例如下:

function foo() {
  a = 3
}

foo()
console.log(a) // 3

当上级作用域与下级作用域有同名变量时,下级作用域中的变量会屏蔽上级作用域中的变量,示例如下:

function foo() {
  var a = 3

  console.log(a)
}

var a = 1
foo() // 输出 3

js中除了全局作用域与函数作用域外,是否有块作用域呢?使用下面的代码进行验证:

var a = 1
if (a >0) {
  var b = 3;
}
console.log(b) // 输出 3

for (var i = 0; i < 5; i++) {
  var j = 3;
}
console.log(i) // 输出 5
console.log(j) // 输出 3

从上面代码的输出结果看,js并没有块作用域。

作用域与对象

声明在全局作用域中的变量是全局对象的同名属性,全局作用域与全局对象本质上是一个东西,就像一个硬币的两面一样。这个全局对象在浏览器中是window。

var a = 3;
console.log(window.a) // 3

window.a = 5
console.log(a) // 5

查找变量是在作用域中查找,而属性则是对象的成员,二者是不同的。

a = 3;
console.log(b) // ReferenceError
console.log(a) // 3

var yehanlin = {
  'name': 'Ye Hanlin'
}
console.log(yehanlin.age) // undefined
yehanlin.age = 18;
console.log(yehanlin.age) // 18

隐藏数据

作用域查找变量是单向的,在函数内部声明的变量,函数外部是无法访问的,因此,可以通过函数作用域实现数据隐藏。

var b = 2
function foo() {
  var a = 3

  console.log(a)
  console.log(b)
}

foo() // 3 2
console.log(a) // ReferenceError

上面的代码中,在全局作用域无法访问foo作用域中的变量a。

通常以下面的方式编写代码,并希望用户代码使用setName和getName来访问name属性。

var student = {
  name: 'Ye Hanlin',
  setName: function (name) {
    this.name = name
  },
  getName: function() {
    return this.name
  }
}

但是,这种写法无法阻止用户代码直接访问对象属性,达不到隐藏name属性的目的。

student.name = 'Ye Hanlin 2'
console.log(student.name)

使用函数作用域,可达到隐藏name属性的目的。示例如下:

function Student() {
  var name

  function setName(nam) {
    name = nam
  }

  function getName() {
    return name
  }

  return {
    setName: setName,
    getName: getName
  }
}

var s = Student()
s.setName('Ye Hanlin')
console.log(s.getName()) // Ye Hanlin
console.log(s.name) // undefined

利用函数作用域隐藏数据的特性,可以定义一些立即执行函数用作初始化,这些函数只调用一次,且不会污染全局作用域。

var setting;
var world;

(function init(ratio){
  var req = {}
  ajax(req, function(data) {
    setting.score = data.score
    setting.level = data.level
  })

  world.width = 5 * ratio;
  world.height = 3 * ratio;
})(3)

闭包

当函数可以记住并访问所在词法作用域时,就产生了闭包,即使函数是在当前词法作用域之外执行。以上文中的Student为例:

function Student() {
  var name

  function setName(nam) {
    name = nam
  }

  function getName() {
    return name
  }

  return {
    setName: setName,
    getName: getName
  }
}

var s = Student()
s.setName('Ye Hanlin')

只要setName(setName被s所持有)不被释放,其持有的作用域就不会被释放。类似于资源的引用计数,垃圾收集机制不会回收这些东西。

function timer(timeout, msg) {
  setTimeout(function tip () {
    console.log(msg)
  }, timeout * 1000)
}

timer(60, 'wake up')
console.log('set a timer')

set a timer
// after 60 seconds...
wake up

tip被赋值给浏览器内部的某个变量,timer虽然运行完毕了,但是timer的作用域不会被释放,因为tip持有timer的作用域,而浏览器持有tip。

cb = tip // C++ 代码

超时后,浏览器调用tip,tip运行完毕,浏览器持有tip的变量被释放,timer作用域才会被释放。

cb = null // C++ 代码

其实闭包与对象很类似,都是将数据与算法绑定的一种机制。对象是将算法绑定到数据;闭包则是将数据绑定到算法。

声明提升

很多语言要求先声明变量,然后才可以使用。例如,编译如下的c代码会出错。

int main()
{
        a = 1;
        int a;
}

a.c:3:2 error: 'a' undeclared (first use in this function)

js与c不同,声明在作用域内的变量,会在整个作用域的范围内有效,例如:

a = 3
var a
console.log(a) // 3

事实上,当你看到var a = 2时,可能会认为这是一个声明,但js引擎将其看成两个语句:var a和a = 2。声明(var a)会在任何代码(a = 2)被执行前被处理。例如,下面的代码:

a = 3
b()

function b() {
}
var a

在声明被提升后,js引擎理解如下:

function b() {
}
var a

a = 3
b()

只有声明本身会被提升,逻辑会留在原地。如果提升改变了代码执行的顺序,会造成非常严重的破坏。例如:

a = 3
var a = 2
console.log(a) // 2

示例中,var a = 2被拆为var a和a = 2,var a被提升,a = 2留在原地,位于a = 3之后。

函数声明会被提升,但是函数表达式却不会被提升。例如:

foo() // TypeError
var foo = function () {
}

声明提升后,js引擎理解如下:

var foo
foo()
foo = function () {
}

这段代码实际上是对undefined执行函数调用操作,因此,会提示类型错误。

重复的var声明会被忽略,例如:

a = 2
var a = 3
var a = 4

var a = 4中的声明会被忽略,声明提升后,js引擎理解如下:

var a
a = 2
a = 3
a = 4

重复的函数声明,后者会覆盖前者,示例如下:

function foo() {
  console.log(1)
}

function foo() {
  console.log(2)
}

foo() // 2

函数声明和变量声明都会被提升,函数会首先被提升,然后才是变量。

foo() // 2

var foo = function () {
  console.log(1)
}

function foo(){
  console.log(2)
}

foo() // 1

声明提升后,js引擎理解如下:

function foo() {
  console.log(2)
}

foo()

foo = function() {
  console.log(1)
}

foo()

因此,第一个foo输出2,第二个foo输出1。


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