ECMAScript 6 (ES6)入门 函数的扩展

一,函数参数的默认值

ES6 之前,不能直接为函数的参数指定默认值,只能采用变通的方法。

function log(x, y) {
  y = y || 'World';            //运算符 || 左侧为true,直接返回左侧的值,否则返回右侧的值
  console.log(x, y);
}

log('Hello') // Hello World
log('Hello', 'China') // Hello China
log('Hello', '') // Hello World

上面代码检查函数log的参数y有没有赋值,如果没有,则指定默认值为World。这种写法的缺点在于,如果参数y赋值了,但是对应的布尔值为false,则该赋值不起作用。就像上面代码的最后一行,参数y等于空字符,结果被改为默认值。

为了避免这个问题,通常需要先判断一下参数y是否被赋值,如果没有,再等于默认值。

if (typeof y === 'undefined') {
  y = 'World';
}

ES6 允许为函数的参数设置默认值,即直接写在参数定义的后面。

function log(x, y = 'World') {
  console.log(x, y);
}

log('Hello') // Hello World
log('Hello', 'China') // Hello China
log('Hello', '') // Hello

参数变量是默认声明的,所以不能用let或const再次声明。

function foo(x = 5) {
  let x = 1; // error
  const x = 2; // error
}

使用参数默认值时,函数不能有同名参数。

// 不报错
function foo(x, x, y) {
  // ...
}

// 报错
function foo(x, x, y = 1) {
  // ...
}
// SyntaxError: Duplicate parameter name not allowed in this context

另外,一个容易忽略的地方是,参数默认值不是传值的,而是每次都重新计算默认值表达式的值。也就是说,参数默认值是惰性求值的。

let x = 99;
function foo(p = x + 1) {
  console.log(p);
}

foo() // 100

x = 100;
foo() // 101

上面代码中,参数p的默认值是x + 1。这时,每次调用函数foo,都会重新计算x + 1,而不是默认p等于 100。

二,与解构赋值默认值结合使用

参数默认值可以与解构赋值的默认值,结合起来使用。

function foo({x, y = 5}) {
  console.log(x, y);
}

foo({}) // undefined 5
foo({x: 1}) // 1 5
foo({x: 1, y: 2}) // 1 2
foo() // TypeError: Cannot read property 'x' of undefined

上面代码只使用了对象的解构赋值默认值,没有使用函数参数的默认值。只有当函数foo的参数是一个对象时,变量x和y才会通过解构赋值生成。如果函数foo调用时没提供参数,变量x和y就不会生成,从而报错。通过提供函数参数的默认值,就可以避免这种情况。

function foo({x, y = 5} = {}) {
  console.log(x, y);
}

foo() // undefined 5

上面代码指定,如果没有提供参数,函数foo的参数默认为一个空对象。

下面是另一个解构赋值默认值的例子。

function fetch(url, { body = '', method = 'GET', headers = {} }) {
  console.log(method);
}

fetch('http://example.com', {})
// "GET"

fetch('http://example.com')
// 报错

上面代码中,如果函数fetch的第二个参数是一个对象,就可以为它的三个属性设置默认值。这种写法不能省略第二个参数,如果结合函数参数的默认值,就可以省略第二个参数。这时,就出现了双重默认值。

function fetch(url, { body = '', method = 'GET', headers = {} } = {}) {
  console.log(method);
}

fetch('http://example.com')
// "GET"

三,参数默认值的位置

通常情况下,定义了默认值的参数,应该是函数的尾参数。因为这样比较容易看出来,到底省略了哪些参数。如果非尾部的参数设置默认值,实际上这个参数是没法省略的。

// 例一
function f(x = 1, y) {
  return [x, y];
}

f() // [1, undefined]
f(2) // [2, undefined]
f(, 1) // 报错
f(undefined, 1) // [1, 1]

// 例二
function f(x, y = 5, z) {
  return [x, y, z];
}

f() // [undefined, 5, undefined]
f(1) // [1, 5, undefined]
f(1, ,2) // 报错
f(1, undefined, 2) // [1, 5, 2]

上面代码中,有默认值的参数都不是尾参数。这时,无法只省略该参数,而不省略它后面的参数,除非显式输入undefined。

如果传入undefined,将触发该参数等于默认值,null则没有这个效果。

function foo(x = 5, y = 6) {
  console.log(x, y);
}

foo(undefined, null)
// 5 null

上面代码中,x参数对应undefined,结果触发了默认值,y参数等于null,就没有触发默认值。

四, 函数的 length 属性

函数参数指定了默认值后,函数的length属性,将返回没有指定默认值的参数个数。这是因为length属性的含义是,该函数预期传入的参数个数。

// 设置默认值后,预期传入的参数个数会与实际参数个数不一致
(function (x) {}).length; // 1
(function (x = 5) {}).length; // 0
(function (x, y, z = 5) {}).length; // 2

五,作用域

一旦设置了参数的默认值,函数进行声明初始化时,参数会形成一个单独的作用域。等到初始化结束,这个作用域就会消失。

var x = 1;

function f(x, y = x) {
  console.log(y);
}

f(2) // 2

上面代码中,参数y的默认值等于变量x。调用函数f时,参数形成一个单独的作用域。在这个作用域里面,默认值变量x指向第一个参数x,而不是全局变量x,所以输出是2。

let x = 1;

function f(y = x) {
  let x = 2;
  console.log(y);
}

f() // 1

上面代码中,函数f调用时,参数y = x形成一个单独的作用域。这个作用域里面,变量x本身没有定义,所以指向外层的全局变量x。函数调用时,函数体内部的局部变量x影响不到默认值变量x。

如果此时,全局变量x不存在,就会报错。

function f(y = x) {
  let x = 2;
  console.log(y);
}

f() // ReferenceError: x is not defined

六,rest 参数

ES6 引入 rest 参数(形式为…),用于获取函数的多余参数。

function add(...values) {
  let sum = 0;

  for (var val of values) {
    sum += val;
  }

  return sum;
}

add(2, 5, 3) // 10

rest 参数是一个真正的数组,数组特有的方法都可以使用。

function printStr(...items) {
  items.forEach((item) => {
    console.log(item);
  });
}

printStr(1, 2, 3); // 1 2 3

rest 参数之后只能是最后一个参数,否则会报错。

function f(x, ...y, z) { } // Uncaught SyntaxError: Rest parameter must be last formal parameter

函数的length属性,不包括 rest 参数。

(function(...x) {}).length;  // 0

关于rest函数的相关详细视频可看这里

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七,严格模式

从 ES5 开始,函数内部就可以设定严格模式。但是ES2016 做了一点修改,规定只要函数参数使用了默认值、解构赋值、或者扩展运算符,那么函数内部就不能显式设定为严格模式,否则会报错。

// 函数参数使用默认值,内部再使用严格模式会报错 Uncaught SyntaxError: Illegal 'use strict' directive in function with non-simple parameter list
function test(x, y = x) {
  'use strict';
}

// 函数参数使用默认值,内部再使用严格模式会报错
function test ({x, y}) {
  'use strict';
};

// 函数参数使用扩展运算符,内部再使用严格模式会报错
function test (...a) => {
  'use strict';
};

八,name 属性

函数的name属性,返回该函数的函数名。

function foo() {}
foo.name // "foo"

这个属性早就被浏览器广泛支持,但是直到 ES6,才将其写入了标准。

需要注意的是,ES6 对这个属性的行为做出了一些修改。如果将一个匿名函数赋值给一个变量,ES5 的name属性,会返回空字符串,而 ES6 的name属性会返回实际的函数名。

var f = function () {};

// ES5
f.name // ""

// ES6
f.name // "f"

如果将一个具名函数赋值给一个变量,则 ES5 和 ES6 的name属性都返回这个具名函数原本的名字。

const bar = function baz() {};

// ES5
bar.name // "baz"

// ES6
bar.name // "baz"

Function构造函数返回的函数实例,name属性的值为anonymous。

(new Function).name // "anonymous"
bind返回的函数,name属性值会加上bound前缀。

function foo() {};
foo.bind({}).name // "bound foo"

(function(){}).bind({}).name // "bound "

九,箭头函数

ES6 允许使用“箭头”(=>)定义函数。

var f = function(x) {
	return x;
} 

// 上面例子用箭头函数可以改写成下面样子
var f = x => x;

如果函数没有参数或者有多个参数,需要使用圆括号。

// 没有参数 
var f = () => "jidi";
// 等价于
var f = function() {
	return "jidi";
}

// 有多个参数
var f = (x, y) => x + y;
// 等价于
var f = function (x, y) {
	return x + y;
}

如果箭头函数的代码块部分多于一条语句,就要使用大括号({})将它们括起来,并且使用return语句返回。

var sum = (x, y) => { return x + y; }

如果箭头函数直接返回一个对象,必须在对象外面加上括号,否则会报错。

// 返回的如果是对象,需要在对象外面加括号,否则报错。
let getPerson = id => { id: id, name: "jidi" }; // Uncaught SyntaxError: Unexpected token ':'

// 加括号,不报错
let getPerson = id => ({ id: id, name: "jidi" });

getPerson(1); // {id: 1, name: "jidi"}

箭头函数可以与变量解构结合使用。

// 使用解构赋值的箭头函数
const getStr= ({ name = "jidi", age = 22 } = {}) => name+ ' ' + age;

// 等同于
function getStr({ name = "jidi", age = 22 } = {}) {
  return name+ ' ' + age;
}

getStr(); // "jidi 22"
getStr({name: "java", age: 20}); // "java 20"

箭头函数可以与rest 参数结合使用。

const numbers = (...number) => number;
// rest参数是数组,结果返回数组
numbers(1, 2, 3, 4, 5); // [1,2,3,4,5]

// 使用箭头函数和rest参数计算n个数之和
const add = (...items) => {
	let total = 0;
	items.forEach(item => total += item)
	return total;
}

add(1, 2, 3); // 6

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箭头函数使用注意点

箭头函数虽然使用起来更加方便,但是也有一些需要值的注意的地方。

  1. 函数体内的this对象,就是函数定义时所在的对象,而不是使用时所在对象。
  2. 不可以当做构造函数使用,即不能使用new命令。
  3. 不可以使用arguments对象,因为在箭头函数内部,该对象是不存在的,可以用 rest参数进行替代。
  4. 不可以使用yield命令,则箭头函数不能用作 Generator 函数。
  5. this对象的指向是可变的,但是在箭头函数中,它是固定的。
var id = 21;

// 箭头函数形式
function f1() {
  setTimeout(() => {
    console.log('id:', this.id);
  }, 100);
}
f1(); // id: 21
f1.call({ id: 42 }); // id: 42

// 普通函数形式
function f2() {
  setTimeout(function() {
    console.log('id:', this.id);
  }, 100);
}
f2();  // id: 21
f2.call({ id: 42 }); // id: 21

上面代码中,setTimeout的参数是一个箭头函数,这个箭头函数的定义生效是在f1函数生成时,箭头函数导致this总是指向函数定义生效时所在的对象,所以输出的是42。而普通函数,执行时this指向全局对象,这时应该输出21。

this指向的固定,实际是箭头函数没有自己的this,导致内部的this就是外层代码块的this。所以上面的例子中的代码如果转换成ES5代码,就是下面形式。

// ES6
function f1() {
  setTimeout(() => {
    console.log('id:', this.id);
  }, 100);
}

// ES5
function f1() {
  var _this = this;
  setTimeout(() => {
    console.log('id:', _this.id);
  }, 100);
}

除了this,arguments、super、new.target三个变量在箭头函数之中也是不存在的,也指向外层函数的对应变量。

function f() {
  setTimeout(() => {
    console.log('arguments:', arguments);
  }, 100);
}

f(2, 4, 6, 8); // arguments: [2, 4, 6, 8]

上面的例子中,箭头函数内部的srguments变量指向的是外层函数f的变量arguments。

由于箭头函数没有自己的this,所以也不能用call()、apply()、bind()这些方法去改变this的指向。

箭头函数不适用场合

箭头函数能够固定this,所有有两个地方不能用箭头函数。

  • 定义对象的方法,且对象方法内部包含this。
  • 需要动态使用this的时候,也不能使用箭头函数。

十,尾调用优化

什么是尾调用?

尾调用(Tail Call)是函数式编程的一个重要概念,本身非常简单,一句话就能说清楚,就是指某个函数的最后一步是调用另一个函数。

function f(x){
  return g(x);   //函数f的最后一步是调用函数g,这就叫尾调用。
}

以下三种情况,都不属于尾调用。

// 情况一
function f(x){
  let y = g(x);
  return y;  //情况一是调用函数g之后,还有赋值操作,所以不属于尾调用
}

// 情况二
function f(x){
  return g(x) + 1;  //情况二也属于调用后还有操作,即使写在一行内。
}

// 情况三
function f(x){
  g(x);
}

//情况三等同于下面的代码。

function f(x){
  g(x);
  return undefined;
}

尾调用不一定出现在函数尾部,只要是最后一步操作就可以了。

function f(x){
  if(x > 0){
    return m(x);
  }
  return n(x);
}

尾调用优化

尾调用之所以与其他调用不同,就在于它的特殊的调用位置。

我们知道,函数调用会在内存形成一个“调用记录”,又称“调用帧”(call frame),保存调用位置和内部变量等信息。如果在函数A的内部调用函数B,那么在A的调用帧上方,还会形成一个B的调用帧。等到B运行结束,将结果返回到A,B的调用帧才会消失。如果函数B内部还调用函数C,那就还有一个C的调用帧,以此类推。所有的调用帧,就形成一个“调用栈”(call stack)。

尾调用由于是函数的最后一步操作,所以不需要保留外层函数的调用帧,因为调用位置、内部变量等信息都不会再用到了,只要直接用内层函数的调用帧,取代外层函数的调用帧就可以了。

function f() {
  let m = 1;
  let n = 2;
  return g(m + n);
}
f();

// 等同于
function f() {
  return g(3);
}
f();

// 等同于
g(3);

上面代码中,如果函数g不是尾调用,函数f就需要保存内部变量m和n的值、g的调用位置等信息。但由于调用g之后,函数f就结束了,所以执行到最后一步,完全可以删除f(x)的调用帧,只保留g(3)的调用帧。

这就叫做“尾调用优化”(Tail call optimization),即只保留内层函数的调用帧。如果所有函数都是尾调用,那么完全可以做到每次执行时,调用帧只有一项,这将大大节省内存。这就是“尾调用优化”的意义。

注意:只有不再用到外层函数的内部变量,内层函数的调用帧才会取代外层函数的调用帧,否则就无法进行“尾调用优化”。

function addOne(a){
  var one = 1;
  function inner(b){
    return b + one;
  }
  return inner(a);
}

上面的函数不会进行尾调用优化,因为内层函数inner用到了外层函数addOne的内部变量one。

注意:目前只有 Safari 浏览器支持尾调用优化,Chrome 和 Firefox 都不支持。

十一,尾递归

定义

函数调用自身,称为递归。如果尾调用自身,就称为尾递归

递归非常耗费内存,因为需要同时保存成千上百的调用帧,很容易发生“栈溢出”错误(stack overflow)。但是由于尾递归来说,由于只存在一个调用帧,所以永远不会发生“栈溢出”错误(stack overflow)。

function f(n){
  if(n === 1) return 1;
  return n * f(n - 1);
}
console.log(f(5)); // 120

上面是阶乘运算,计算n的阶乘,最多保存n个调用记录,复杂度O(n).

如果改成尾递归,只保留一个调用记录,复杂度O(1).

function f(n, total){
  if(n === 1) return total;
  return f(n -1 ,n * total);
}
console.log(f(5,1));

递归函数的改写

尾递归的实现,往往需要改写递归函数,确保最后一步只调用自身。做到这一点的方法,就是把所有用到的内部变量改写成函数的参数。比如上面的例子,阶乘函数 factorial 需要用到一个中间变量total,那就把这个中间变量改写成函数的参数。这样做的缺点就是不太直观,第一眼很难看出来,为什么计算5的阶乘,需要传入两个参数5和1?

两个方法可以解决这个问题。方法一是在尾递归函数之外,再提供一个正常形式的函数。

function tailFactorial(n, total) {
  if (n === 1) return total;
  return tailFactorial(n - 1, n * total);
}

function factorial(n) {
  return tailFactorial(n, 1);
}

factorial(5) // 120

上面代码通过一个正常形式的阶乘函数factorial,调用尾递归函数tailFactorial,看起来就正常多了。

函数式编程有一个概念,叫做柯里化(currying),意思是将多参数的函数转换成单参数的形式。这里也可以使用柯里化。

function currying(fn, n) {
  return function (m) {
    return fn.call(this, m, n);
  };
}

function tailFactorial(n, total) {
  if (n === 1) return total;
  return tailFactorial(n - 1, n * total);
}

const factorial = currying(tailFactorial, 1);

factorial(5) // 120

上面代码通过柯里化,将尾递归函数tailFactorial变为只接受一个参数的factorial。

第二种方法就简单多了,就是采用 ES6 的函数默认值。

function factorial(n, total = 1) {
  if (n === 1) return total;
  return factorial(n - 1, n * total);
}

factorial(5) // 120

上面代码中,参数total有默认值1,所以调用时不用提供这个值。

总结一下,递归本质上是一种循环操作。纯粹的函数式编程语言没有循环操作命令,所有的循环都用递归实现,这就是为什么尾递归对这些语言极其重要。对于其他支持“尾调用优化”的语言(比如 Lua,ES6),只需要知道循环可以用递归代替,而一旦使用递归,就最好使用尾递归。

严格模式

ES6 的尾调用优化只在严格模式下开启,正常模式是无效的。

这是因为在正常模式下,函数内部有两个变量,可以跟踪函数的调用栈。

func.arguments:返回调用时函数的参数。
func.caller:返回调用当前函数的那个函数。
尾调用优化发生时,函数的调用栈会改写,因此上面两个变量就会失真。严格模式禁用这两个变量,所以尾调用模式仅在严格模式下生效。

function restricted() {
  'use strict';
  restricted.caller;    // 报错
  restricted.arguments; // 报错
}
restricted();

尾递归优化的实现

尾递归优化只在严格模式下生效,那么正常模式下,或者那些不支持该功能的环境中,有没有办法也使用尾递归优化呢?回答是可以的,就是自己实现尾递归优化。

它的原理非常简单。尾递归之所以需要优化,原因是调用栈太多,造成溢出,那么只要减少调用栈,就不会溢出。怎么做可以减少调用栈呢?就是采用“循环”换掉“递归”。

下面是一个正常的递归函数。

function sum(x, y) {
  if (y > 0) {
    return sum(x + 1, y - 1);
  } else {
    return x;
  }
}

sum(1, 100000)
// Uncaught RangeError: Maximum call stack size exceeded(…)

上面代码中,sum是一个递归函数,参数x是需要累加的值,参数y控制递归次数。一旦指定sum递归 100000 次,就会报错,提示超出调用栈的最大次数。

蹦床函数(trampoline)可以将递归执行转为循环执行。

function trampoline(f) {
  while (f && f instanceof Function) {
    f = f();
  }
  return f;
}

上面就是蹦床函数的一个实现,它接受一个函数f作为参数。只要f执行后返回一个函数,就继续执行。注意,这里是返回一个函数,然后执行该函数,而不是函数里面调用函数,这样就避免了递归执行,从而就消除了调用栈过大的问题。

然后,要做的就是将原来的递归函数,改写为每一步返回另一个函数。

function sum(x, y) {
  if (y > 0) {
    return sum.bind(null, x + 1, y - 1);
  } else {
    return x;
  }
}

上面代码中,sum函数的每次执行,都会返回自身的另一个版本。

现在,使用蹦床函数执行sum,就不会发生调用栈溢出。

trampoline(sum(1, 100000))
// 100001

蹦床函数并不是真正的尾递归优化,下面的实现才是。

function tco(f) {
  var value;
  var active = false;
  var accumulated = [];

  return function accumulator() {
    accumulated.push(arguments);
    if (!active) {
      active = true;
      while (accumulated.length) {
        value = f.apply(this, accumulated.shift());
      }
      active = false;
      return value;
    }
  };
}

var sum = tco(function(x, y) {
  if (y > 0) {
    return sum(x + 1, y - 1)
  }
  else {
    return x
  }
});

sum(1, 100000)
// 100001

上面代码中,tco函数是尾递归优化的实现,它的奥妙就在于状态变量active。默认情况下,这个变量是不激活的。一旦进入尾递归优化的过程,这个变量就激活了。然后,每一轮递归sum返回的都是undefined,所以就避免了递归执行;而accumulated数组存放每一轮sum执行的参数,总是有值的,这就保证了accumulator函数内部的while循环总是会执行。这样就很巧妙地将“递归”改成了“循环”,而后一轮的参数会取代前一轮的参数,保证了调用栈只有一层。

十二,函数参数的尾逗号

ES2017 允许函数的最后一个参数有尾逗号。

// ES2017允许函数参数后面跟逗号
function add(x, y,) {
	return x + y;
}

十三,Function.prototype.toString()

ES2019 对函数实例的toString()方法做出了修改。之前toString()方法会返回省略了注释和空格的函数代码,修改后的toStirng()方法,规定返回一模一样的代码。

function add(...items) {
    // 求和函数
    let total = 0;
    items.forEach(item => total += item);
    return total;
} 

add.toString();	// "function add(...items) {
				//	   // 求和函数
				//	   let total = 0;
				//	   items.forEach(item => total += item);
				//	   return total;
				//	}"

十四,catch 命令的参数省略

JavaScript 语言的try…catch结构,以前明确要求catch命令后面必须跟参数,接受try代码块抛出的错误对象。

try {
  // ...
} catch (err) {
  // 处理错误
}

上面代码中,catch命令后面带有参数err。

很多时候,catch代码块可能用不到这个参数。但是,为了保证语法正确,还是必须写。ES2019 做出了改变,允许catch语句省略参数。

try {
  // ...
} catch {
  // ...
}

十五,参考链接

ECMAScript 6 入门
作者:阮一峰

总算写完了

ECMAScript 6 (ES6)入门   函数的扩展

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