JavaScript系列----函数(Function)篇(4)

1.什么是函数?

在W3C中函数的定义是这么说的:函数是由事件驱动的或者当它被调用时执行的可重复使用的代码块。

  诚然,从这种抽象的定义中我们得不到什么有价值的东西。下面,举例来列举出函数的几种定义方式:

function add(num1, num2) {
return num1 + num2;
}
var add = function (num1, num2) {
return num1 + num2;
}//这是比较常见的两种 //下面两种比较少见
var add=new Function("num1","num2","return num1+num2");
var add=Function("num1","num2","return num1+num2");

  上面四种写法均是创建一个函数正确的语法。但是,常见的一般是前两种。因为相比于前两种,后两种存在着一些缺陷。

  1. 后两种比较繁琐不直观。这点从上面的例子中可以看出。
  2. 后两种存在着一些致命的缺陷。这种函数的创建方式,不能维持一个属于函数的作用域链,在任何时候下(new)Function的创建的函数,都相当于在全局作用域下创建的函 数。以下例子就可以证明这一点。
    var x = 1;
    var add = (function () {
    var x = 100;
    return function (num) {
    return num + x;
    }
    }());
    console.log(add(0));//100
    var x = 1;
    var add = (function () {
    var x = 100;
    return new Function('num1', 'return num1+x');
    }());
    console.log(add(0));//1

    也就是说,后两种方式创建的函数,不能组成完整的函数作用域链(后面会讲到),也就不可能有所谓的闭包之说。

  3. 后两种的运行效率太低。
     首先,JS对字符串的解析算不上效率很高,而(new)Function均存在着大量的字符串。
     其次,JS的解释器,对于用function(){},这种形式的函数,都有一定形式的优化。比如下面这样

    var array = [
    ];
    for (var i = 0; i < 1000; i++) {
    array[i] = function () {
    return 'undefined';
    }
    }//第一种

    var array = [
    ];
    for (var i = 0; i < 1000; i++) {
    array[i] = new Function("return undefined");
    }//第二种,

这两种方式在运行效率上存在着很大的差距。对于,第一种只需要执行一次function(){},其他的999次都是赋值,而后一种要执行一千遍的函数创建并赋值。

   正是因为前面的三种原因,才使得function(){}这种方式比较流行。

 另外,你可能也见过下面的这种,但是这种形式只是一种变体。

var add = new function () {
return 1 + 2;
};
console.log(typeof add);//object
var result = add.constructor();/*调用时必须采用这种调用方式*/
console.log(result);//3

这种形式,new function()创建的实质上是利用一个匿名函数创建一个对象。这个对象的一个constructor属性正好指向其构造函数,也就是这个匿名函数。所以实际上这是一种丑陋的写法。

   到这里,我们也就只是叙述了一下,定义函数的几种方式。通过比较,我们知道前两种比较实用,但是即使这样,第一种和第二中的定义方式也存在着巨大的不同。下一小节,我们接着讲这两种方      式存在的差异。

2.函数声明和函数表达式

  函数声明:

  function 函数名称 (参数:可选){ 函数体 }

  函数表达式:

  function 函数名称(可选)(参数:可选){ 函数体 }

所以,可以看出,如果不声明函数名称,它肯定是表达式,可如果声明了函数名称的话,如何判断是函数声明还是函数表达式呢?ECMAScript是通 过上下文来区分的,如果function foo(){}是作为赋值表达式的一部分的话,那它就是一个函数表达式,如果function foo(){}被包含在一个函数体内,或者位于程序的最顶部的话,那它就是一个函数声明。

  所以,我们可以看出,在第一部分的前两种创建函数的方式分别为函数声明和函数表达式。

function add(num1, num2) {
return num1 + num2;
}//函数声明
var add = function (num1, num2) {
return num1 + num2;
}//函数表达式

  另外,还有一些比较容易和函数声明混淆的函数表达式。 

(function add(num1, num2) {
return num1 + num2;
});//函数表达式
var add = function foo(num1, num2) {
return num1 + num2;
}//函数表达式

  ()在JS语言规则中是一个分组操作符,根据W3C标准分组操作符里面的会默认为是表达式。

  而下面一种则比较有意思,赋值表达式的左边是一个函数,关于这点不同的解析器对此的处理不同,有的认为这是函数声明,有的认为这是一个函数表达式,不同的解析器对此的处理各不相同。

但是目前在主流浏览器上默认的是函数表达式,而且foo作为函数标识符,只在其函数内部能被识别。看下面的例题:

var add=function foo(n){
if(n==1)return 1;
else return n+foo(n-1);
}; console.log(add(3));//6
console.log(foo(3));//error, foo is not defined

  那么函数声明和函数表达式有什么区别呢?

   回答这些问题,就涉及到函数被调用时的情况了。

3.函数的执行环境和作用域   

  我们都知道,函数运行时是运行在新开辟的栈里的。那么函数在运行时,代码的执行环境是什么样的呢?

  函数被调用时发生了什么? 

function add(num1, num2) {
var num3 = 300;
return num1 + num2 + num3;
}
var result = add(100, 200);
console.log(result);

这一段代码在执行到第5行的时候会调用我们声明的add函数,add函数在被调用时会做以下处理:

1.add函数形参的声明并赋值。

2.add函数内函数的声明(若函数变量与函数形参的变量同名,则函数声明会覆盖形参声明)。

3.add函数内变量的声明。----->函数按顺序执行。

下面的几个例子可以证明:

例题一:函数内的函数的声明会覆盖函数形参的声明。

function add(num1, num2) {

  console.log(typeof num1);//function
function num1() {}
}
var result = add(100, 200);

例题二:函数内变量的声明不会覆盖形参的声明和函数内函数的声明

function add(num1, num2) {
console.log(typeof num1);//number
var num1="23"; }
var result = add(100, 200);

补充:

   所谓变量的声明都是类似 var x, y; 这种情况。而var x=1;

  其实是 var x ; x=1;分两步执行。

  变量声明总是这样: var  x;

函数的执行环境:

  由上述我们知道,函数执行的时候开辟一个新的栈,而栈内保存着函数内部声明的变量,变量的值在函数代码运行之前按照刚才所讨论的三步赋值。也就是说,当一个函数被调用时,在代码运行之前其栈中已经存在着函数运行时所需的所有的变量。这些变量加一起则构成函数的执行环境。

如果解释器真的把函数内部所有的声明都放在栈中的话,那么解释器在开辟栈的时候就应该可以确定所开辟栈空间的大小。但是如果栈空间大小确定以后,有以下几个问题就需要解决了:

  • 变量的类型在运行时被改变。此时栈空间的大小需要不断调整。
  • 每个函数在声明的时候会维持一个属于自己的作用域链,如果作用域链上的变量所占用的空间大小改变的话,需要对整个作用域链上的栈调整。
  • 需要针对这种结构重写垃圾回收机制(标记--清理不适用了)。

改进:引进函数变量

当函数被调用的时候,并非将变量的声明保存在栈中,而是保存在一个对象中。而将这个对象的引用保存在栈中。而这个对象存储在堆中,具体的工作原理如下: 

function add(num1, num2) {
var num3 = 300;
return num1 + num2 + num3;
}
var result = add(100, 200);

当函数被调用时(未执行之前),解释器创建一个addReference对象:

addReference={

  num1:100;

  num2:200;

  num3:undefined;

};

addReference对象的引用被压入栈中,而对象本身则存在于堆中。

补充:

 函数在运行时,栈中还保存着返回值以及this指针。在函数执行完毕退出时,会清空栈,若存在对此函数变量引用的函数,则将此函数变量加入引用函数的作用域链上,否则过一段时间,若垃圾回收机制为未发现有此函数变量的引用,则将该函数变量删除。

改进后:

  • 栈空间大小确定: 函数运行之前,栈所需要的空间已经能被确定。只存在三个元素: this指针,函数变量的引用,返回值。(返回值也保存在一个变量中,由解释器管理)
  • 函数在运行时,若创建一个新的函数。则只需要将函数变量对象加入新函数的作用域链上即可。
  • 只需要根据此函数变量的引用计数是否为0就可以管理内存,而不需要重写垃圾回收机制。

4.函数的作用域链 

在第三部分我们讨论出,函数的作用域上保存的都是函数变量。下面我们通过这个例子来说明这种现象。

 var fun;
(function fun1() {
var x = 1;
(function fun2() {
var y = 2;
fun = function () {
return x + y;
}
}());
}()) var result=fun();
console.log(result)//

根据上例,我们来一步步分析函数执行时都发生了什么?

  1. 在全局作用域中的变量对象。
    globalReference = {
      .....//以前存在的对象 比如 Object,Math,Date之类
    fun: undefined;
    result: undefined;
    }
  2. 当函数运行至第二行时,fun1的变量对象
    fun1Reference = {
    x: undefined;
    } //执行至第4行的时候,
    fun1Reference = {
    x: 1;
    }
    //fun1的作用域链: globalReference
  3. 当函数运行至第四行时,fun2的变量对象
    fun2Reference = {
    y: undefined;
    }
    //执行至第5行的时候,
    fun2Reference = {
    y: 2;
    }
    //fun1的作用域链: globalReference--->fun1Reference
  4. 当函数运行至第6行时,fun的作用域链
    //fun的作用域链: globalReference--->fun1Reference--->fun2Reference
  5. fun2执行完毕退栈--->fun1执行完毕退栈。
  6. 当函数运行至第12行时,fun被调用。
                        globalReference = {
    | .......
    | fun: undefined;
    | result: undefined;
    | }
    fun1Reference ={x:1;}
    |
    |
    |
    |
    fun2Reference={y:2}
    |
    |
    |
    |
    funReference:{};
  7. fun执行完毕,result=6;13行,输出结果。

上述,我们已经模拟一遍函数的执行时的过程。下面我们来介绍一下全局作用域对象。

 首先,先明确一点,全局作用域也是一个变量对象。

globalReference = {
Object:内置的对象构造函数对象;
Array:内置的数组构造函数对象;
Function:内置的函数构造函数对象;
Math:内置的Math对象;
Date:内置的日期构造函数对象;
.......;
window:globalReference
}

 window对象保持这对全局对象的引用。
  补充:在控制台下执行的代码都是在eval()函数中执行的,这个函数能够使用并且能改变当前函数所在的执行环境。

5.变量和属性的区别 

1、变量:可以被改变的量。只有前面加var(非函数)的才能称为变量。函数变量有自己独特的变量声明方式。   

var x = 1,y = 2;
var z = 3;
//类似上面这种才是变量 xxx=1;//这样的不是变量,下面会讲到这种形式

2、属性:一个对象内的变量。

var object={
  x:1,
  y:2,
  z:3
}; //x,y,z均为属性。

上面的两种都很容易区分,但是下面这种又该如何解释呢?

rest=1;//rest是属性还是变量?

这句话一般是在函数执行时候,经常性遇到,这样写有很大的弊端。

  1. 查找较慢。rest前面没有var,则肯定不是变量。那么,在执行的时候就会沿作用域链一直向上查找,直至到全局作用域中的变量对象。此时未找到,则根据规则将其作为全局作用域变量对象的属性。

  2.改变了全局作用域变量对象。一般来说,我们在执行代码的时候应该尽量避免改变全局作用域对象。

   也就是说,如果我们使用一个前面没有加var的“变量”,则在执行期间,会将该“变量”当做全局作用域变量的属性。

3、变量和属性的区别:

  • 属性(配置为可删除的情况下)可以通过其所在的对象被删除。

  比如:

var object={
x:1
}
delete object.x; //true
y=2;
delete window.y(或者delete y);//true
  • 变量在声明的时候会被作为函数变量的属性。原则上也是可以被删除,但是因为我们不能得到函数变量这个对象(window是一个特例),所以在实际操作中,也就导致不可能被删除。
  • 变量一般是针对声明时期,而属性一般针对执行时期。两者在本质上,意义就不一样。 
  • 查找普通对象的属性,如果未找到不会抛出错误。但是,查找变量对象的属性,如果未找到则会抛出错误。 
    var object = {
    };
    console.log(object.z);//undefined,-----在普通变量中查找
    console.log(window.v);//undefined -----在普通变量中查找
    console.log(z);//error; -----在作用域链上的变量对象中查找,未找到则报错。
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