JavaScript中變數提升和函式提升的詳解
第一篇文章中提到了變數的提升,所以今天就來介紹一下變數提升和函式提升。這個知識點可謂是老生常談了,不過其中有些細節方面博主很想借此機會,好好總結一下。
今天主要介紹以下幾點:
1. 變數提升
2. 函式提升
3. 為什麼要進行提升
4. 最佳實踐
那麼,我們就開始進入主題吧。
1. 變數提升
通常JS引擎會在正式執行之前先進行一次預編譯,在這個過程中,首先將變數宣告及函式宣告提升至當前作用域的頂端,然後進行接下來的處理。(注:當前流行的JS引擎大都對原始碼進行了編譯,由於引擎的不同,編譯形式也會有所差異,我們這裡說的預編譯和提升其實是抽象出來的、易於理解的概念)
下面的程式碼中,我們在函式中聲明瞭一個變數,不過這個變數宣告是在if語句塊中:
function hoistVariable() { if (!foo) { var foo = 5; } console.log(foo); // 5 }hoistVariable();
執行程式碼,我們會發現foo的值是5,初學者可能對此不甚理解,如果外層作用域也存在一個foo變數,就更加困惑了,該不會是列印外層作用域中的foo變數吧?答案是:不會,如果當前作用域中存在此變數宣告,無論它在什麼地方宣告,引用此變數時就會在當前作用域中查詢,不會去外層作用域了。
那麼至於說列印結果,這要提到預編譯機制了,經過一次預編譯之後,上面的程式碼邏輯如下:
// 預編譯之後 function hoistVariable() { var foo; if (!foo) { foo = 5; } console.log(foo); // 5 } hoistVariable();
是的,引擎將變數宣告提升到了函式頂部,初始值為undefined,自然,if語句塊就會被執行,foo變數賦值為5,下面的列印也就是預期的結果了。
類似的,還有下面一個例子:
var foo = 3; function hoistVariable() { var foo = foo || 5; console.log(foo); // 5 } hoistVariable();
foo || 5這個表示式的結果是5而不是3,雖然外層作用域有個foo變數,但函式內是不會去引用的,因為預編譯之後的程式碼邏輯是這樣的:
var foo = 3; // 預編譯之後 function hoistVariable() { var foo; foo = foo || 5; console.log(foo); // 5 } hoistVariable();
如果當前作用域中聲明瞭多個同名變數,那麼根據我們的推斷,它們的同一個識別符號會被提升至作用域頂部,其他部分按順序執行,比如下面的程式碼:
function hoistVariable() { var foo = 3; { var foo = 5; } console.log(foo); // 5 } hoistVariable();
由於JavaScript沒有塊作用域,只有全域性作用域和函式作用域,所以預編譯之後的程式碼邏輯為:
// 預編譯之後 function hoistVariable() { var foo; foo = 3; { foo = 5; } console.log(foo); // 5 } hoistVariable();
2. 函式提升
相信大家對下面這段程式碼都不陌生,實際開發當中也很常見:
function hoistFunction() { foo(); // output: I am hoisted function foo() { console.log('I am hoisted'); } } hoistFunction();
為什麼函式可以在宣告之前就可以呼叫,並且跟變數宣告不同的是,它還能得到正確的結果,其實引擎是把函式宣告整個地提升到了當前作用域的頂部,預編譯之後的程式碼邏輯如下:
// 預編譯之後 function hoistFunction() { function foo() { console.log('I am hoisted'); } foo(); // output: I am hoisted } hoistFunction();
相似的,如果在同一個作用域中存在多個同名函式宣告,後面出現的將會覆蓋前面的函式宣告:
function hoistFunction() { function foo() { console.log(1); } foo(); // output: 2 function foo() { console.log(2); } } hoistFunction();
對於函式,除了使用上面的函式宣告,更多時候,我們會使用函式表示式,下面是函式宣告和函式表示式的對比:
// 函式宣告 function foo() { console.log('function declaration'); } // 匿名函式表示式 var foo = function() { console.log('anonymous function expression'); }; // 具名函式表示式 var foo = function bar() { console.log('named function expression'); };
可以看到,匿名函式表示式,其實是將一個不帶名字的函式宣告賦值給了一個變數,而具名函式表示式,則是帶名字的函式賦值給一個變數,需要注意到是,這個函式名只能在此函式內部使用。我們也看到了,其實函式表示式可以通過變數訪問,所以也存在變數提升同樣的效果。
那麼當函式宣告遇到函式表示式時,會有什麼樣的結果呢,先看下面這段程式碼:
function hoistFunction() { foo(); // 2 var foo = function() { console.log(1); }; foo(); // 1 function foo() { console.log(2); } foo(); // 1 } hoistFunction();
執行後我們會發現,輸出的結果依次是2 1 1,為什麼會有這樣的結果呢?
因為JavaScript中的函式是一等公民,函式宣告的優先順序最高,會被提升至當前作用域最頂端,所以第一次呼叫時實際執行了下面定義的函式宣告,然後第二次呼叫時,由於前面的函式表示式與之前的函式宣告同名,故將其覆蓋,以後的呼叫也將會列印同樣的結果。上面的過程經過預編譯之後,程式碼邏輯如下:
// 預編譯之後 function hoistFunction() { var foo; foo = function foo() { console.log(2); } foo(); // 2 foo = function() { console.log(1); }; foo(); // 1 foo(); // 1 } hoistFunction();
我們也不難理解,下面的函式和變數重名時,會如何執行:
var foo = 3; function hoistFunction() { console.log(foo); // function foo() {} foo = 5; console.log(foo); // 5 function foo() {} } hoistFunction(); console.log(foo); // 3
我們可以看到,函式宣告被提升至作用域最頂端,然後被賦值為5,而外層的變數並沒有被覆蓋,經過預編譯之後,上面程式碼的邏輯是這樣的:
// 預編譯之後 var foo = 3; function hoistFunction() { var foo; foo = function foo() {}; console.log(foo); // function foo() {} foo = 5; console.log(foo); // 5 } hoistFunction(); console.log(foo); // 3
所以,函式的優先權是最高的,它永遠被提升至作用域最頂部,然後才是函式表示式和變數按順序執行,這一點要牢記。
3. 為什麼要進行提升
關於為什麼進行變數提升和函式提升,這個問題一直沒有明確的答案,不過最近讀到Dmitry Soshnikov之前的一篇文章時,多少了解了一些,下面是Dmitry Soshnikov早些年的twitter,他也對這個問題十分感興趣:
然後Jeremy Ashkenas想讓Brendan Eich聊聊這個話題:
最後,Brendan Eich給出了答案:
大致的意思就是:由於第一代JS虛擬機器中的抽象紕漏導致的,編譯器將變數放到了棧槽內並編入索引,然後在(當前作用域的)入口處將變數名繫結到了棧槽內的變數。(注:這裡提到的抽象是計算機術語,是對內部發生的更加複雜的事情的一種簡化。)
然後,Dmitry Soshnikov又提到了函式提升,他提到了相互遞迴(就是A函式內會呼叫到B函式,而B函式也會呼叫到A函式):
隨後Brendan Eich很熱心的又給出了答案:
Brendan Eich很確定的說,函式提升就是為了解決相互遞迴的問題,大體上可以解決像ML語言這樣自下而上的順序問題。
這裡簡單闡述一下相互遞迴,下面兩個函式分別在自己的函式體內呼叫了對方:
// 驗證偶數 function isEven(n) { if (n === 0) { return true; } return isOdd(n - 1); } console.log(isEven(2)); // true // 驗證奇數 function isOdd(n) { if (n === 0) { return false; } return isEven(n - 1); }
如果沒有函式提升,而是按照自下而上的順序,當isEven函式被呼叫時,isOdd函式還未宣告,所以當isEven內部無法呼叫isOdd函式。所以Brendan Eich設計了函式提升這一形式,將函式提升至當前作用域的頂部:
// 驗證偶數 function isEven(n) { if (n === 0) { return true; } return isOdd(n - 1); } // 驗證奇數 function isOdd(n) { if (n === 0) { return false; } return isEven(n - 1); } console.log(isEven(2)); // true
這樣一來,問題就迎刃而解了。
最後,Brendan Eich還對變數提升和函式提升做了總結:
大概是說,變數提升是人為實現的問題,而函式提升在當初設計時是有目的的。
至此,關於變數提升和函式提升,相信大家已經明白其中的真相了。
4. 最佳實踐
理解變數提升和函式提升可以使我們更瞭解這門語言,更好地駕馭它,但是在開發中,我們不應該使用這些技巧,而是要規範我們的程式碼,做到可讀性和可維護性。
具體的做法是:無論變數還是函式,都必須先聲明後使用。下面舉了簡單的例子:
var name = 'Scott'; var sayHello = function(guest) { console.log(name,'says hello to',guest); }; var i; var guest; var guests = ['John','Tom','Jack']; for (i = 0; i < guests.length; i++) { guest = guests[i]; // do something on guest sayHello(guest); }
如果對於新的專案,可以使用let替換var,會變得更可靠,可維護性更高:
複製程式碼 程式碼如下:let name = 'Scott';let sayHello = function(guest) { console.log(name,guest);};let guests = ['John','Jack'];for (let i = 0; i < guests.length; i++) { let guest = guests[i]; // do something on guest sayHello(guest);}
值得一提的是,ES6中的class宣告也存在提升,不過它和let、const一樣,被約束和限制了,其規定,如果再宣告位置之前引用,則是不合法的,會丟擲一個異常。
所以,無論是早期的程式碼,還是ES6中的程式碼,我們都需要遵循一點,先宣告,後使用。
本文完。
參考資料:
http://www.adequatelygood.com/JavaScript-Scoping-and-Hoisting.html
http://dmitrysoshnikov.com/notes/note-4-two-words-about-hoisting/
https://javascriptweblog.wordpress.com/2010/07/06/function-declarations-vs-function-expressions/
http://stackoverflow.com/questions/7506844/javascript-function-scoping-and-hoisting
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