函数

1. 概述

函数的声明

JavaScript 有三种声明函数的方法。

(1)function 命令

function命令声明的代码区块,就是一个函数。function命令后面是函数名,函数名后面是一对圆括号,里面是传入函数的参数。函数体放在大括号里面。

function print(s) { console.log(s); } 

上面的代码命名了一个print函数,以后使用print()这种形式,就可以调用相应的代码。这叫做函数的声明(Function Declaration)。

(2)函数表达式

除了用function命令声明函数,还可以采用变量赋值的写法。

var print = function(s) { console.log(s); }; 

这种写法将一个匿名函数赋值给变量。这时,这个匿名函数又称函数表达式(Function Expression),因为赋值语句的等号右侧只能放表达式。

采用函数表达式声明函数时,function命令后面不带有函数名。如果加上函数名,该函数名只在函数体内部有效,在函数体外部无效。

var print = function x(){ console.log(typeof x); }; x // ReferenceError: x is not defined print() // function 

上面代码在函数表达式中,加入了函数名x。这个x只在函数体内部可用,指代函数表达式本身,其他地方都不可用。这种写法的用处有两个,一是可以在函数体内部调用自身,二是方便除错(除错工具显示函数调用栈时,将显示函数名,而不再显示这里是一个匿名函数)。因此,下面的形式声明函数也非常常见。

var f = function f() {}; 

需要注意的是,函数的表达式需要在语句的结尾加上分号,表示语句结束。而函数的声明在结尾的大括号后面不用加分号。总的来说,这两种声明函数的方式,差别很细微,可以近似认为是等价的。

(3)Function 构造函数

第三种声明函数的方式是Function构造函数。

var add = new Function( 'x', 'y', 'return x + y' ); // 等同于 function add(x, y) { return x + y; } 

上面代码中,Function构造函数接受三个参数,除了最后一个参数是add函数的“函数体”,其他参数都是add函数的参数。

你可以传递任意数量的参数给Function构造函数,只有最后一个参数会被当做函数体,如果只有一个参数,该参数就是函数体。

var foo = new Function( 'return "hello world"' ); // 等同于 function foo() { return 'hello world'; } 

Function构造函数可以不使用new命令,返回结果完全一样。

总的来说,这种声明函数的方式非常不直观,几乎无人使用。

函数的重复声明

如果同一个函数被多次声明,后面的声明就会覆盖前面的声明。

function f() {console.log(1); } f() // 2 function f() { console.log(2); } f() // 2 

上面代码中,后一次的函数声明覆盖了前面一次。而且,由于函数名的提升(参见下文),前一次声明在任何时候都是无效的,这一点要特别注意。

圆括号运算符,return 语句和递归

调用函数时,要使用圆括号运算符。圆括号之中,可以加入函数的参数。

function add(x, y) { return x + y; } add(1, 1) // 2 

上面代码中,函数名后面紧跟一对圆括号,就会调用这个函数。

函数体内部的return语句,表示返回。JavaScript 引擎遇到return语句,就直接返回return后面的那个表达式的值,后面即使还有语句,也不会得到执行。也就是说,return语句所带的那个表达式,就是函数的返回值。return语句不是必需的,如果没有的话,该函数就不返回任何值,或者说返回undefined

函数可以调用自身,这就是递归(recursion)。下面就是通过递归,计算斐波那契数列的代码。

function fib(num) { if (num === 0) return 0; if (num === 1) return 1; return fib(num - 2) + fib(num - 1); } fib(6) // 8 

上面代码中,fib函数内部又调用了fib,计算得到斐波那契数列的第6个元素是8。

第一等公民

JavaScript 语言将函数看作一种值,与其它值(数值、字符串、布尔值等等)地位相同。凡是可以使用值的地方,就能使用函数。比如,可以把函数赋值给变量和对象的属性,也可以当作参数传入其他函数,或者作为函数的结果返回。函数只是一个可以执行的值,此外并无特殊之处。

由于函数与其他数据类型地位平等,所以在 JavaScript 语言中又称函数为第一等公民。

function add(x, y) { return x + y; } // 将函数赋值给一个变量 var operator = add; // 将函数作为参数和返回值 function a(op){ return op; } a(add)(1, 1) // 2 

函数名的提升

JavaScript 引擎将函数名视同变量名,所以采用function命令声明函数时,整个函数会像变量声明一样,被提升到代码头部。所以,下面的代码不会报错。

f();function f() {} 

表面上,上面代码好像在声明之前就调用了函数f。但是实际上,由于“变量提升”,函数f被提升到了代码头部,也就是在调用之前已经声明了。但是,如果采用赋值语句定义函数,JavaScript 就会报错。

f();
var f = function (){}; // TypeError: undefined is not a function 

上面的代码等同于下面的形式。

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

上面代码第二行,调用f的时候,f只是被声明了,还没有被赋值,等于undefined,所以会报错。因此,如果同时采用function命令和赋值语句声明同一个函数,最后总是采用赋值语句的定义。

var f = function () { console.log('1'); } function f() { console.log('2'); } f() // 1 

不能在条件语句中声明函数

根据 ES5 的规范,不得在非函数的代码块中声明函数,最常见的情况就是iftry语句。

if (foo) { function x() {} } try { function x() {} } catch(e) { console.log(e); } 

上面代码分别在if代码块和try代码块中声明了两个函数,按照语言规范,这是不合法的。但是,实际情况是各家浏览器往往并不报错,能够运行。

但是由于存在函数名的提升,所以在条件语句中声明函数,可能是无效的,这是非常容易出错的地方。

if (false) { function f() {} } f() // 不报错 

上面代码的原始意图是不声明函数f,但是由于f的提升,导致if语句无效,所以上面的代码不会报错。要达到在条件语句中定义函数的目的,只有使用函数表达式。

if (false) { var f = function () {}; } f() // undefined 

2. 函数的属性和方法

name 属性

函数的name属性返回函数的名字。

function f1() {}
f1.name // "f1" 

如果是通过变量赋值定义的函数,那么name属性返回变量名。

var f2 = function () {}; f2.name // "f2" 

但是,上面这种情况,只有在变量的值是一个匿名函数时才是如此。如果变量的值是一个具名函数,那么name属性返回function关键字之后的那个函数名。

var f3 = function myName() {}; f3.name // 'myName' 

上面代码中,f3.name返回函数表达式的名字。注意,真正的函数名还是f3,而myName这个名字只在函数体内部可用。

name属性的一个用处,就是获取参数函数的名字。

var myFunc = function () {}; function test(f) { console.log(f.name); } test(myFunc) // myFunc 

上面代码中,函数test内部通过name属性,就可以知道传入的参数是什么函数。

length 属性

函数的length属性返回函数预期传入的参数个数,即函数定义之中的参数个数。

function f(a, b) {} f.length // 2 

上面代码定义了空函数f,它的length属性就是定义时的参数个数。不管调用时输入了多少个参数,length属性始终等于2。

length属性提供了一种机制,判断定义时和调用时参数的差异,以便实现面向对象编程的”方法重载“(overload)。

toString()

函数的toString方法返回一个字符串,内容是函数的源码。

function f() {a(); b(); c(); } f.toString() // function f() { // a(); // b(); // c(); // } 

函数内部的注释也可以返回。

function f() {/* 这是一个 多行注释 */} f.toString() // "function f(){/* // 这是一个 // 多行注释 // */}" 

利用这一点,可以变相实现多行字符串。

var multiline = function (fn) { var arr = fn.toString().split('\n'); return arr.slice(1, arr.length - 1).join('\n'); }; function f() {/* 这是一个 多行注释 */} multiline(f); // " 这是一个 // 多行注释" 

3. 函数作用域

定义

作用域(scope)指的是变量存在的范围。在 ES5 的规范中,Javascript 只有两种作用域:一种是全局作用域,变量在整个程序中一直存在,所有地方都可以读取;另一种是函数作用域,变量只在函数内部存在。ES6 又新增了块级作用域,本教程不涉及。

函数外部声明的变量就是全局变量(global variable),它可以在函数内部读取。

var v = 1; function f() { console.log(v); } f() // 1 

上面的代码表明,函数f内部可以读取全局变量v

在函数内部定义的变量,外部无法读取,称为“局部变量”(local variable)。

function f(){var v = 1; } v // ReferenceError: v is not defined 

上面代码中,变量v在函数内部定义,所以是一个局部变量,函数之外就无法读取。

函数内部定义的变量,会在该作用域内覆盖同名全局变量。

var v = 1; function f(){ var v = 2; console.log(v); } f() // 2 v // 1 

上面代码中,变量v同时在函数的外部和内部有定义。结果,在函数内部定义,局部变量v覆盖了全局变量v

注意,对于var命令来说,局部变量只能在函数内部声明,在其他区块中声明,一律都是全局变量。

if (true) { var x = 5; } console.log(x); // 5 

上面代码中,变量x在条件判断区块之中声明,结果就是一个全局变量,可以在区块之外读取。

函数内部的变量提升

与全局作用域一样,函数作用域内部也会产生“变量提升”现象。var命令声明的变量,不管在什么位置,变量声明都会被提升到函数体的头部。

function foo(x) { if (x > 100) { var tmp = x - 100; } } // 等同于 function foo(x) { var tmp; if (x > 100) { tmp = x - 100; }; } 

函数本身的作用域

函数本身也是一个值,也有自己的作用域。它的作用域与变量一样,就是其声明时所在的作用域,与其运行时所在的作用域无关。

var a = 1; var x = function () { console.log(a); }; function f() { var a = 2; x(); } f() // 1 

上面代码中,函数x是在函数f的外部声明的,所以它的作用域绑定外层,内部变量a不会到函数f体内取值,所以输出1,而不是2

总之,函数执行时所在的作用域,是定义时的作用域,而不是调用时所在的作用域。

很容易犯错的一点是,如果函数A调用函数B,却没考虑到函数B不会引用函数A的内部变量。

var x = function () { console.log(a); }; function y(f) { var a = 2; f(); } y(x) // ReferenceError: a is not defined 

上面代码将函数x作为参数,传入函数y。但是,函数x是在函数y体外声明的,作用域绑定外层,因此找不到函数y的内部变量a,导致报错。

同样的,函数体内部声明的函数,作用域绑定函数体内部。

function foo() {var x = 1; function bar() { console.log(x); } return bar; } var x = 2; var f = foo(); f() // 1 

上面代码中,函数foo内部声明了一个函数barbar的作用域绑定foo。当我们在foo外部取出bar执行时,变量x指向的是foo内部的x,而不是foo外部的x。正是这种机制,构成了下文要讲解的“闭包”现象。

4. 参数

概述

函数运行的时候,有时需要提供外部数据,不同的外部数据会得到不同的结果,这种外部数据就叫参数。

function square(x) { return x * x; } square(2) // 4 square(3) // 9 

上式的x就是square函数的参数。每次运行的时候,需要提供这个值,否则得不到结果。

参数的省略

函数参数不是必需的,Javascript 允许省略参数。

function f(a, b) { return a; } f(1, 2, 3) // 1 f(1) // 1 f() // undefined f.length // 2 

上面代码的函数f定义了两个参数,但是运行时无论提供多少个参数(或者不提供参数),JavaScript 都不会报错。省略的参数的值就变为undefined。需要注意的是,函数的length属性与实际传入的参数个数无关,只反映函数预期传入的参数个数。

但是,没有办法只省略靠前的参数,而保留靠后的参数。如果一定要省略靠前的参数,只有显式传入undefined

function f(a, b) { return a; } f( , 1) // SyntaxError: Unexpected token ,(…) f(undefined, 1) // undefined 

上面代码中,如果省略第一个参数,就会报错。

传递方式

函数参数如果是原始类型的值(数值、字符串、布尔值),传递方式是传值传递(passes by value)。这意味着,在函数体内修改参数值,不会影响到函数外部。

var p = 2; function f(p) { p = 3; } f(p); p // 2 

上面代码中,变量p是一个原始类型的值,传入函数f的方式是传值传递。因此,在函数内部,p的值是原始值的拷贝,无论怎么修改,都不会影响到原始值。

但是,如果函数参数是复合类型的值(数组、对象、其他函数),传递方式是传址传递(pass by reference)。也就是说,传入函数的原始值的地址,因此在函数内部修改参数,将会影响到原始值。

var obj = { p: 1 }; function f(o) { o.p = 2; } f(obj); obj.p // 2 

上面代码中,传入函数f的是参数对象obj的地址。因此,在函数内部修改obj的属性p,会影响到原始值。

注意,如果函数内部修改的,不是参数对象的某个属性,而是替换掉整个参数,这时不会影响到原始值。

var obj = [1, 2, 3]; function f(o) { o = [2, 3, 4]; } f(obj); obj // [1, 2, 3] 

上面代码中,在函数f内部,参数对象obj被整个替换成另一个值。这时不会影响到原始值。这是因为,形式参数(o)的值实际是参数obj的地址,重新对o赋值导致o指向另一个地址,保存在原地址上的值当然不受影响。

同名参数

如果有同名的参数,则取最后出现的那个值。

function f(a, a) { console.log(a); } f(1, 2) // 2 

上面代码中,函数f有两个参数,且参数名都是a。取值的时候,以后面的a为准,即使后面的a没有值或被省略,也是以其为准。

function f(a, a) { console.log(a); } f(1) // undefined 

调用函数f的时候,没有提供第二个参数,a的取值就变成了undefined。这时,如果要获得第一个a的值,可以使用arguments对象。

function f(a, a) { console.log(arguments[0]); } f(1) // 1 

arguments 对象

(1)定义

由于 JavaScript 允许函数有不定数目的参数,所以需要一种机制,可以在函数体内部读取所有参数。这就是arguments对象的由来。

arguments对象包含了函数运行时的所有参数,arguments[0]就是第一个参数,arguments[1]就是第二个参数,以此类推。这个对象只有在函数体内部,才可以使用。

var f = function (one) { console.log(arguments[0]); console.log(arguments[1]); console.log(arguments[2]); } f(1, 2, 3) // 1 // 2 // 3 

正常模式下,arguments对象可以在运行时修改。

var f = function(a, b) { arguments[0] = 3; arguments[1] = 2; return a + b; } f(1, 1) // 5 

上面代码中,函数f调用时传入的参数,在函数内部被修改成32

严格模式下,arguments对象是一个只读对象,修改它是无效的,但不会报错。

var f = function(a, b) { 'use strict'; // 开启严格模式 arguments[0] = 3; // 无效 arguments[1] = 2; // 无效 return a + b; } f(1, 1) // 2 

上面代码中,函数体内是严格模式,这时修改arguments对象就是无效的。

通过arguments对象的length属性,可以判断函数调用时到底带几个参数。

function f() {return arguments.length; } f(1, 2, 3) // 3 f(1) // 1 f() // 0 

(2)与数组的关系

需要注意的是,虽然arguments很像数组,但它是一个对象。数组专有的方法(比如sliceforEach),不能在arguments对象上直接使用。

如果要让arguments对象使用数组方法,真正的解决方法是将arguments转为真正的数组。下面是两种常用的转换方法:slice方法和逐一填入新数组。

var args = Array.prototype.slice.call(arguments); // 或者 var args = []; for (var i = 0; i < arguments.length; i++) { args.push(arguments[i]); } 

(3)callee 属性

arguments对象带有一个callee属性,返回它所对应的原函数。

var f = function () { console.log(arguments.callee === f); } f() // true 

可以通过arguments.callee,达到调用函数自身的目的。这个属性在严格模式里面是禁用的,因此不建议使用。

5. 函数的其他知识点

闭包

闭包(closure)是 Javascript 语言的一个难点,也是它的特色,很多高级应用都要依靠闭包实现。

理解闭包,首先必须理解变量作用域。前面提到,JavaScript 有两种作用域:全局作用域和函数作用域。函数内部可以直接读取全局变量。

var n = 999; function f1() { console.log(n); } f1() // 999 

上面代码中,函数f1可以读取全局变量n

但是,函数外部无法读取函数内部声明的变量。

function f1() {var n = 999; } console.log(n) // Uncaught ReferenceError: n is not defined 

上面代码中,函数f1内部声明的变量n,函数外是无法读取的。

如果出于种种原因,需要得到函数内的局部变量。正常情况下,这是办不到的,只有通过变通方法才能实现。那就是在函数的内部,再定义一个函数。

function f1() {var n = 999; function f2() {   console.log(n); // 999 } } 

上面代码中,函数f2就在函数f1内部,这时f1内部的所有局部变量,对f2都是可见的。但是反过来就不行,f2内部的局部变量,对f1就是不可见的。这就是 JavaScript 语言特有的”链式作用域”结构(chain scope),子对象会一级一级地向上寻找所有父对象的变量。所以,父对象的所有变量,对子对象都是可见的,反之则不成立。

既然f2可以读取f1的局部变量,那么只要把f2作为返回值,我们不就可以在f1外部读取它的内部变量了吗!

function f1() {var n = 999; function f2() { console.log(n); } return f2; } var result = f1(); result(); // 999 

上面代码中,函数f1的返回值就是函数f2,由于f2可以读取f1的内部变量,所以就可以在外部获得f1的内部变量了。

闭包就是函数f2,即能够读取其他函数内部变量的函数。由于在 JavaScript 语言中,只有函数内部的子函数才能读取内部变量,因此可以把闭包简单理解成“定义在一个函数内部的函数”。闭包最大的特点,就是它可以“记住”诞生的环境,比如f2记住了它诞生的环境f1,所以从f2可以得到f1的内部变量。在本质上,闭包就是将函数内部和函数外部连接起来的一座桥梁。

闭包的最大用处有两个,一个是可以读取函数内部的变量,另一个就是让这些变量始终保持在内存中,即闭包可以使得它诞生环境一直存在。请看下面的例子,闭包使得内部变量记住上一次调用时的运算结果。

function createIncrementor(start) { return function () { return start++; }; } var inc = createIncrementor(5); inc() // 5 inc() // 6 inc() // 7 

上面代码中,start是函数createIncrementor的内部变量。通过闭包,start的状态被保留了,每一次调用都是在上一次调用的基础上进行计算。从中可以看到,闭包inc使得函数createIncrementor的内部环境,一直存在。所以,闭包可以看作是函数内部作用域的一个接口。

为什么会这样呢?原因就在于inc始终在内存中,而inc的存在依赖于createIncrementor,因此也始终在内存中,不会在调用结束后,被垃圾回收机制回收。

闭包的另一个用处,是封装对象的私有属性和私有方法。

function Person(name) { var _age; function setAge(n) { _age = n; } function getAge() { return _age; } return { name: name, getAge: getAge, setAge: setAge }; } var p1 = Person('张三'); p1.setAge(25); p1.getAge() // 25 

上面代码中,函数Person的内部变量_age,通过闭包getAgesetAge,变成了返回对象p1的私有变量。

注意,外层函数每次运行,都会生成一个新的闭包,而这个闭包又会保留外层函数的内部变量,所以内存消耗很大。因此不能滥用闭包,否则会造成网页的性能问题。

立即调用的函数表达式(IIFE)

在 Javascript 中,圆括号()是一种运算符,跟在函数名之后,表示调用该函数。比如,print()就表示调用print函数。

有时,我们需要在定义函数之后,立即调用该函数。这时,你不能在函数的定义之后加上圆括号,这会产生语法错误。

function(){ /* code */ }();
// SyntaxError: Unexpected token ( 

产生这个错误的原因是,function这个关键字即可以当作语句,也可以当作表达式。

// 语句
function f() {} // 表达式 var f = function f() {} 

为了避免解析上的歧义,JavaScript 引擎规定,如果function关键字出现在行首,一律解释成语句。因此,JavaScript引擎看到行首是function关键字之后,认为这一段都是函数的定义,不应该以圆括号结尾,所以就报错了。

解决方法就是不要让function出现在行首,让引擎将其理解成一个表达式。最简单的处理,就是将其放在一个圆括号里面。

(function(){ /* code */ }()); // 或者 (function(){ /* code */ })(); 

上面两种写法都是以圆括号开头,引擎就会认为后面跟的是一个表示式,而不是函数定义语句,所以就避免了错误。这就叫做“立即调用的函数表达式”(Immediately-Invoked Function Expression),简称 IIFE。

注意,上面两种写法最后的分号都是必须的。如果省略分号,遇到连着两个 IIFE,可能就会报错。

// 报错
(function(){ /* code */ }()) (function(){ /* code */ }()) 

上面代码的两行之间没有分号,JavaScript 会将它们连在一起解释,将第二行解释为第一行的参数。

推而广之,任何让解释器以表达式来处理函数定义的方法,都能产生同样的效果,比如下面三种写法。

var i = function(){ return 10; }(); true && function(){ /* code */ }(); 0, function(){ /* code */ }(); 

甚至像下面这样写,也是可以的。

!function () { /* code */ }(); ~function () { /* code */ }(); -function () { /* code */ }(); +function () { /* code */ }(); 

通常情况下,只对匿名函数使用这种“立即执行的函数表达式”。它的目的有两个:一是不必为函数命名,避免了污染全局变量;二是 IIFE 内部形成了一个单独的作用域,可以封装一些外部无法读取的私有变量。

// 写法一
var tmp = newData; processData(tmp); storeData(tmp); // 写法二 (function () { var tmp = newData; processData(tmp); storeData(tmp); }()); 

上面代码中,写法二比写法一更好,因为完全避免了污染全局变量。

6. eval 命令

eval命令的作用是,将字符串当作语句执行。

eval('var a = 1;');
a // 1 

上面代码将字符串当作语句运行,生成了变量a

放在eval中的字符串,应该有独自存在的意义,不能用来与eval以外的命令配合使用。举例来说,下面的代码将会报错。

eval('return;');

eval没有自己的作用域,都在当前作用域内执行,因此可能会修改当前作用域的变量的值,造成安全问题。

var a = 1; eval('a = 2'); a // 2 

上面代码中,eval命令修改了外部变量a的值。由于这个原因,eval有安全风险。

为了防止这种风险,JavaScript 规定,如果使用严格模式,eval内部声明的变量,不会影响到外部作用域。

(function f() { 'use strict'; eval('var foo = 123'); console.log(foo); // ReferenceError: foo is not defined })() 

上面代码中,函数f内部是严格模式,这时eval内部声明的foo变量,就不会影响到外部。

不过,即使在严格模式下,eval依然可以读写当前作用域的变量。

(function f() { 'use strict'; var foo = 1; eval('foo = 2'); console.log(foo); // 2 })() 

上面代码中,严格模式下,eval内部还是改写了外部变量,可见安全风险依然存在。

此外,eval的命令字符串不会得到 JavaScript 引擎的优化,运行速度较慢。这也是一个不应该使用它的理由。

通常情况下,eval最常见的场合是解析 JSON 数据字符串,不过正确的做法应该是使用浏览器提供的JSON.parse方法。

JavaScript 引擎内部,eval实际上是一个引用,默认调用一个内部方法。这使得eval的使用分成两种情况,一种是像上面这样的调用eval(expression),这叫做“直接使用”,这种情况下eval的作用域就是当前作用域。除此之外的调用方法,都叫“间接调用”,此时eval的作用域总是全局作用域。

var a = 1; function f() { var a = 2; var e = eval; e('console.log(a)'); } f() // 1 

上面代码中,eval是间接调用,所以即使它是在函数中,它的作用域还是全局作用域,因此输出的a为全局变量。

eval的间接调用的形式五花八门,只要不是直接调用,都属于间接调用。

eval.call(null, '...') window.eval('...') (1, eval)('...') (eval, eval)('...') 

上面这些形式都是eval的间接调用,因此它们的作用域都是全局作用域。

eval作用类似的还有Function构造函数。利用它生成一个函数,然后调用该函数,也能将字符串当作命令执行。

var jsonp = 'foo({"id": 42})'; var f = new Function( 'foo', jsonp ); // 相当于定义了如下函数 // function f(foo) { // foo({"id":42}); // } f(function (json) { console.log( json.id ); // 42 }) 

上面代码中,jsonp是一个字符串,Function构造函数将这个字符串,变成了函数体。调用该函数的时候,jsonp就会执行。这种写法的实质是将代码放到函数作用域执行,避免对全局作用域造成影响。

不过,new Function()的写法也可以读写全局作用域,所以也是应该避免使用它。

ES6函数的拓展

函数参数的默认值

1. 基本用法

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'; 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 

可以看到,ES6 的写法比 ES5 简洁许多,而且非常自然。下面是另一个例子。

function Point(x = 0, y = 0) { this.x = x; this.y = y; } const p = new Point(); p // { x: 0, y: 0 } 

除了简洁,ES6 的写法还有两个好处:首先,阅读代码的人,可以立刻意识到哪些参数是可以省略的,不用查看函数体或文档;其次,有利于将来的代码优化,即使未来的版本在对外接口中,彻底拿掉这个参数,也不会导致以前的代码无法运行。

参数变量是默认声明的,所以不能用letconst再次声明。

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

上面代码中,参数变量x是默认声明的,在函数体中,不能用letconst再次声明,否则会报错。

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。

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xy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xy就不会生成,从而报错。意思就是说,如果参数要使用解构赋值,就一定要传入参数,否则参数没有定义。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" 

上面代码中,函数fetch没有第二个参数时,函数参数的默认值就会生效,然后才是解构赋值的默认值生效,变量method才会取到默认值GET

作为练习,请问下面两种写法有什么差别?

// 写法一
function m1({x = 0, y = 0} = {}) { return [x, y]; }  // 写法二 function m2({x, y} = { x: 0, y: 0 }) { return [x, y]; } 

上面两种写法都对函数的参数设定了默认值,区别是写法一函数参数的默认值是空对象,但是设置了对象解构赋值的默认值;写法二函数参数的默认值是一个有具体属性的对象,但是没有设置对象解构赋值的默认值。

// 函数没有参数的情况
m1() // [0, 0] m2() // [0, 0]  // x 和 y 都有值的情况 m1({x: 3, y: 8}) // [3, 8] m2({x: 3, y: 8}) // [3, 8]  // x 有值,y 无值的情况 m1({x: 3}) // [3, 0] m2({x: 3}) // [3, undefined]  // x 和 y 都无值的情况 m1({}) // [0, 0]; m2({}) // [undefined, undefined] m1({z: 3}) // [0, 0] m2({z: 3}) // [undefined, undefined] 

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。

函数的 length 属性

指定了默认值以后,函数的length属性,将返回没有指定默认值的参数个数。也就是说,指定了默认值后,length属性将失真。

(function (a) {}).length // 1 (function (a = 5) {}).length // 0 (function (a, b, c = 5) {}).length // 2 

上面代码中,length属性的返回值,等于函数的参数个数减去指定了默认值的参数个数。比如,上面最后一个函数,定义了 3 个参数,其中有一个参数c指定了默认值,因此length属性等于3减去1,最后得到2

这是因为length属性的含义是,该函数预期传入的参数个数。某个参数指定默认值以后,预期传入的参数个数就不包括这个参数了。同理,后文的 rest 参数也不会计入length属性。

(function(...args) {}).length // 0 

如果设置了默认值的参数不是尾参数,那么length属性也不再计入后面的参数了。

(function (a = 0, b, c) {}).length // 0 (function (a, b = 1, c) {}).length // 1 

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(context)。等到初始化结束,这个作用域就会消失。意思是参数设置了默认值以后,形成的这个单独作用域,只能收到函数传来的参数或者全局的变量,不能收到函数内的变量。这种语法行为,在不设置参数默认值时,是不会出现的。

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

再看下面的例子。

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 

下面这样写,也会报错。

var x = 1; function foo(x = x) {  // ... } foo() // ReferenceError: x is not defined 

上面代码中,参数x = x形成一个单独作用域。实际执行的是let x = x,由于暂时性死区的原因,这行代码会报错”x 未定义“。

如果参数的默认值是一个函数,该函数的作用域也遵守这个规则。请看下面的例子。

let foo = 'outer'; function bar(func = () => foo) { let foo = 'inner'; console.log(func()); } bar(); // outer 

上面代码中,函数bar的参数func的默认值是一个匿名函数,返回值为变量foo。函数参数形成的单独作用域里面,并没有定义变量foo,所以foo指向外层的全局变量foo,因此输出outer

如果写成下面这样,就会报错。

function bar(func = () => foo) { let foo = 'inner'; console.log(func()); } bar() // ReferenceError: foo is not defined 

上面代码中,匿名函数里面的foo指向函数外层,但是函数外层并没有声明变量foo,所以就报错了。

下面是一个更复杂的例子。

var x = 1; function foo(x, y = function() { x = 2; }) { var x = 3; y(); console.log(x); } foo() // 3 x // 1 

上面代码中,函数foo的参数形成一个单独作用域。这个作用域里面,首先声明了变量x,然后声明了变量yy的默认值是一个匿名函数。这个匿名函数内部的变量x,指向同一个作用域的第一个参数x。函数foo内部又声明了一个内部变量x,该变量与第一个参数x由于不是同一个作用域,所以不是同一个变量,因此执行y后,内部变量x和外部全局变量x的值都没变。

如果将var x = 3var去除,函数foo的内部变量x就指向第一个参数x,与匿名函数内部的x是一致的,所以最后输出的就是2,而外层的全局变量x依然不受影响。

var x = 1; function foo(x, y = function() { x = 2; }) { x = 3; y(); console.log(x); } foo() // 2 x // 1 

应用

利用参数默认值,可以指定某一个参数不得省略,如果省略就抛出一个错误。

function throwIfMissing() { throw new Error('Missing parameter'); } function foo(mustBeProvided = throwIfMissing()) { return mustBeProvided; } foo() // Error: Missing parameter 

上面代码的foo函数,如果调用的时候没有参数,就会调用默认值throwIfMissing函数,从而抛出一个错误。

从上面代码还可以看到,参数mustBeProvided的默认值等于throwIfMissing函数的运行结果(注意函数名throwIfMissing之后有一对圆括号),这表明参数的默认值不是在定义时执行,而是在运行时执行。如果参数已经赋值,默认值中的函数就不会运行。

另外,可以将参数默认值设为undefined,表明这个参数是可以省略的。

function foo(optional = undefined) { ··· } 

2. rest 参数

ES6 引入 rest 参数(形式为...变量名),用于获取函数的多余参数,这样就不需要使用arguments对象了。rest 参数搭配的变量是一个数组,该变量将多余的参数放入数组中。

function add(...values) { let sum = 0; for (var val of values) { sum += val; } return sum; } add(2, 5, 3) // 10 

上面代码的add函数是一个求和函数,利用 rest 参数,可以向该函数传入任意数目的参数。

下面是一个 rest 参数代替arguments变量的例子。

// arguments变量的写法
function sortNumbers() { return Array.prototype.slice.call(arguments).sort(); }  // rest参数的写法 const sortNumbers = (...numbers) => numbers.sort(); 

上面代码的两种写法,比较后可以发现,rest 参数的写法更自然也更简洁。

arguments对象不是数组,而是一个类似数组的对象。所以为了使用数组的方法,必须使用Array.prototype.slice.call先将其转为数组。rest 参数就不存在这个问题,它就是一个真正的数组,数组特有的方法都可以使用。下面是一个利用 rest 参数改写数组push方法的例子。

function push(array, ...items) { items.forEach(function(item) { array.push(item); console.log(item); }); } var a = []; push(a, 1, 2, 3) 

注意,rest 参数之后不能再有其他参数(即只能是最后一个参数),否则会报错。

// 报错
function f(a, ...b, c) {  // ... } 

函数的length属性,不包括 rest 参数。

(function(a) {}).length  // 1 (function(...a) {}).length  // 0 (function(a, ...b) {}).length  // 1 

3. 严格模式

从 ES5 开始,函数内部可以设定为严格模式。

function doSomething(a, b) { 'use strict';  // code } 

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。

// 报错
function doSomething(a, b = a) { 'use strict';  // code }  // 报错 const doSomething = function ({a, b}) { 'use strict';  // code };  // 报错 const doSomething = (...a) => { 'use strict';  // code }; const obj = {  // 报错 doSomething({a, b}) { 'use strict';  // code } }; 

这样规定的原因是,函数内部的严格模式,同时适用于函数体和函数参数。但是,函数执行的时候,先执行函数参数,然后再执行函数体。这样就有一个不合理的地方,只有从函数体之中,才能知道参数是否应该以严格模式执行,但是参数却应该先于函数体执行。

// 报错
function doSomething(value = 070) { 'use strict'; return value; } 

上面代码中,参数value的默认值是八进制数070,但是严格模式下不能用前缀0表示八进制,所以应该报错。但是实际上,JavaScript 引擎会先成功执行value = 070,然后进入函数体内部,发现需要用严格模式执行,这时才会报错。

虽然可以先解析函数体代码,再执行参数代码,但是这样无疑就增加了复杂性。因此,标准索性禁止了这种用法,只要参数使用了默认值、解构赋值、或者扩展运算符,就不能显式指定严格模式。

两种方法可以规避这种限制。第一种是设定全局性的严格模式,这是合法的。

'use strict';function doSomething(a, b = a) {  // code } 

第二种是把函数包在一个无参数的立即执行函数里面。

const doSomething = (function () { 'use strict'; return function(value = 42) { return value; }; }()); 

4. 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" 

上面代码中,变量f等于一个匿名函数,ES5 和 ES6 的name属性返回的值不一样。

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 " 

5. 箭头函数

基本用法

ES6 允许使用“箭头”(=>)定义函数。

var f = v => v;  // 等同于 var f = function (v) { return v; }; 

如果箭头函数不需要参数或需要多个参数,就使用一个圆括号代表参数部分。

var f = () => 5; // 等同于 var f = function () { return 5 }; var sum = (num1, num2) => num1 + num2; // 等同于 var sum = function(num1, num2) { return num1 + num2; }; 

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 = (num1, num2) => { return num1 + num2; } 

由于大括号被解释为代码块,所以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。

// 报错
let getTempItem = id => { id: id, name: "Temp" };  // 不报错 let getTempItem = id => ({ id: id, name: "Temp" }); 

下面是一种特殊情况,虽然可以运行,但会得到错误的结果。

let foo = () => { a: 1 }; foo() // undefined 

上面代码中,原始意图是返回一个对象{ a: 1 },但是由于引擎认为大括号是代码块,所以执行了一行语句a: 1。这时,a可以被解释为语句的标签,因此实际执行的语句是1;,然后函数就结束了,没有返回值。

如果箭头函数只有一行语句,且不需要返回值,可以采用下面的写法,就不用写大括号了。

let fn = () => void doesNotReturn(); 

箭头函数可以与变量解构结合使用。

const full = ({ first, last }) => first + ' ' + last;  // 等同于 function full(person) { return person.first + ' ' + person.last; } 

箭头函数使得表达更加简洁。

const isEven = n => n % 2 === 0; const square = n => n * n; 

上面代码只用了两行,就定义了两个简单的工具函数。如果不用箭头函数,可能就要占用多行,而且还不如现在这样写醒目。

箭头函数的一个用处是简化回调函数。

// 正常函数写法
[1,2,3].map(function (x) { return x * x; });  // 箭头函数写法 [1,2,3].map(x => x * x); 

另一个例子是

// 正常函数写法
var result = values.sort(function (a, b) { return a - b; });  // 箭头函数写法 var result = values.sort((a, b) => a - b); 

下面是 rest 参数与箭头函数结合的例子。

const numbers = (...nums) => nums; numbers(1, 2, 3, 4, 5) // [1,2,3,4,5] const headAndTail = (head, ...tail) => [head, tail]; headAndTail(1, 2, 3, 4, 5) // [1,[2,3,4,5]] 

使用注意点

箭头函数有几个使用注意点。

(1)函数体内的this对象,就是定义时所在的对象,而不是使用时所在的对象。

(2)不可以当作构造函数,也就是说,不可以使用new命令,否则会抛出一个错误。

(3)不可以使用arguments对象,该对象在函数体内不存在。如果要用,可以用 rest 参数代替。

(4)不可以使用yield命令,因此箭头函数不能用作 Generator 函数。

上面四点中,第一点尤其值得注意。this对象的指向是可变的,但是在箭头函数中,它是固定的。

function foo() { setTimeout(() => { console.log('id:', this.id); }, 100); } var id = 21; foo.call({ id: 42 }); // id: 42 

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foo函数生成时,而它的真正执行要等到 100 毫秒后。如果是普通函数,执行时this应该指向全局对象window,意思是普通函数的this不是在定义时决定的,而是在调用时才决定的。这时应该输出21。但是,箭头函数导致this总是指向函数定义生效时所在的对象(本例是{id: 42}),所以输出的是42

箭头函数可以让setTimeout里面的this,绑定定义时所在的作用域,而不是指向运行时所在的作用域。下面是另一个例子。

function Timer() { this.s1 = 0; this.s2 = 0;  // 箭头函数 setInterval(() => this.s1++, 1000);  // 普通函数 setInterval(function () { this.s2++; }, 1000); } var timer = new Timer(); setTimeout(() => console.log('s1: ', timer.s1), 3100); setTimeout(() => console.log('s2: ', timer.s2), 3100); // s1: 3 // s2: 0 

上面代码中,Timer函数内部设置了两个定时器,分别使用了箭头函数和普通函数。前者的this绑定定义时所在的作用域(即Timer函数),后者的this指向运行时所在的作用域(即全局对象)。所以,3100 毫秒之后,timer.s1被更新了 3 次,而timer.s2一次都没更新。

箭头函数可以让this指向固定化,这种特性很有利于封装回调函数。下面是一个例子,DOM 事件的回调函数封装在一个对象里面。

var handler = {id: '123456', init: function() { document.addEventListener('click', event => this.doSomething(event.type), false); }, doSomething: function(type) { console.log('Handling ' + type + ' for ' + this.id); } }; 

上面代码的init方法中,使用了箭头函数,这导致这个箭头函数里面的this,总是指向handler对象。否则,回调函数运行时,this.doSomething这一行会报错,因为此时this指向document对象。

this指向的固定化,并不是因为箭头函数内部有绑定this的机制,实际原因是箭头函数根本没有自己的this,导致内部的this就是外层代码块的this。正是因为它没有this,所以也就不能用作构造函数。

所以,箭头函数转成 ES5 的代码如下。

// ES6
function foo() { setTimeout(() => { console.log('id:', this.id); }, 100); }  // ES5 function foo() { var _this = this; setTimeout(function () { console.log('id:', _this.id); }, 100); } 

上面代码中,转换后的 ES5 版本清楚地说明了,箭头函数里面根本没有自己的this,而是引用外层的this

请问下面的代码之中有几个this

function foo() { return () => { return () => { return () => { console.log('id:', this.id); }; }; }; } var f = foo.call({id: 1}); var t1 = f.call({id: 2})()(); // id: 1 var t2 = f().call({id: 3})(); // id: 1 var t3 = f()().call({id: 4}); // id: 1 

上面代码之中,只有一个this,就是函数foothis,所以t1t2t3都输出同样的结果。因为所有的内层函数都是箭头函数,都没有自己的this,它们的this其实都是最外层foo函数的this

除了this,以下三个变量在箭头函数之中也是不存在的,指向外层函数的对应变量:argumentssupernew.target

function foo() { setTimeout(() => { console.log('args:', arguments); }, 100); } foo(2, 4, 6, 8) // args: [2, 4, 6, 8] 

上面代码中,箭头函数内部的变量arguments,其实是函数fooarguments变量。

另外,由于箭头函数没有自己的this,所以当然也就不能用call()apply()bind()这些方法去改变this的指向。

(function() { return [ (() => this.x).bind({ x: 'inner' })() ]; }).call({ x: 'outer' }); // ['outer'] 

上面代码中,箭头函数没有自己的this,所以bind方法无效,内部的this指向外部的this

长期以来,JavaScript 语言的this对象一直是一个令人头痛的问题,在对象方法中使用this,必须非常小心。箭头函数”绑定”this,很大程度上解决了这个困扰。

不适用场合

由于箭头函数使得this从“动态”变成“静态”,下面两个场合不应该使用箭头函数。

第一个场合是定义对象的方法,且该方法内部包括this

const cat = {lives: 9, jumps: () => { this.lives--; } } 

上面代码中,cat.jumps()方法是一个箭头函数,这是错误的。调用cat.jumps()时,如果是普通函数,该方法内部的this指向cat;如果写成上面那样的箭头函数,使得this指向全局对象,因此不会得到预期结果。这是因为对象不构成单独的作用域,导致jumps箭头函数定义时的作用域就是全局作用域。

第二个场合是需要动态this的时候,也不应使用箭头函数。

var button = document.getElementById('press'); button.addEventListener('click', () => { this.classList.toggle('on'); }); 

上面代码运行时,点击按钮会报错,因为button的监听函数是一个箭头函数,导致里面的this就是全局对象。如果改成普通函数,this就会动态指向被点击的按钮对象。

另外,如果函数体很复杂,有许多行,或者函数内部有大量的读写操作,不单纯是为了计算值,这时也不应该使用箭头函数,而是要使用普通函数,这样可以提高代码可读性。

嵌套的箭头函数

箭头函数内部,还可以再使用箭头函数。下面是一个 ES5 语法的多重嵌套函数。

function insert(value) { return {into: function (array) { return {after: function (afterValue) { array.splice(array.indexOf(afterValue) + 1, 0, value); return array; }}; }}; } insert(2).into([1, 3]).after(1); //[1, 2, 3] 

上面这个函数,可以使用箭头函数改写。

let insert = (value) => ({into: (array) => ({after: (afterValue) => { array.splice(array.indexOf(afterValue) + 1, 0, value); return array; }})}); insert(2).into([1, 3]).after(1); //[1, 2, 3] 

下面是一个部署管道机制(pipeline)的例子,即前一个函数的输出是后一个函数的输入。

const pipeline = (...funcs) => val => funcs.reduce((a, b) => b(a), val); const plus1 = a => a + 1; const mult2 = a => a * 2; const addThenMult = pipeline(plus1, mult2); addThenMult(5) // 12 

如果觉得上面的写法可读性比较差,也可以采用下面的写法。

const plus1 = a => a + 1; const mult2 = a => a * 2; mult2(plus1(5)) // 12 

箭头函数还有一个功能,就是可以很方便地改写 λ 演算。

// λ演算的写法
fix = λf.(λx.f(λv.x(x)(v)))(λx.f(λv.x(x)(v)))  // ES6的写法 var fix = f => (x => f(v => x(x)(v))) (x => f(v => x(x)(v))); 

上面两种写法,几乎是一一对应的。由于 λ 演算对于计算机科学非常重要,这使得我们可以用 ES6 作为替代工具,探索计算机科学。

6. 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); } 

上面代码中,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; }  // 情况二 function f(x){ return g(x) + 1; }  // 情况三 function f(x){ g(x); } 

上面代码中,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,即使语义完全一样。情况二也属于调用后还有操作,即使写在一行内。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即可。

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

上面代码中,函数mn都属于尾调用,因为它们都是函数f的最后一步操作。

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AB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mn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

尾递归

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个调用帧,很容易发生“栈溢出”错误(stack overflow)。但对于尾递归来说,由于只存在一个调用帧,所以永远不会发生“栈溢出”错误。

function factorial(n) { if (n === 1) return 1; return n * factorial(n - 1); } factorial(5) // 120 

上面代码是一个阶乘函数,计算n的阶乘,最多需要保存n个调用记录,复杂度 O(n) 。

如果改写成尾递归,只保留一个调用记录,复杂度 O(1) 。

function factorial(n, total) { if (n === 1) return total; return factorial(n - 1, n * total); } factorial(5, 1) // 120 

还有一个比较著名的例子,就是计算 Fibonacci 数列,也能充分说明尾递归优化的重要性。

非尾递归的 Fibonacci 数列实现如下。

function Fibonacci (n) { if ( n <= 1 ) {return 1}; return Fibonacci(n - 1) + Fibonacci(n - 2); } Fibonacci(10) // 89 Fibonacci(100) // 超时 Fibonacci(500) // 超时 

尾递归优化过的 Fibonacci 数列实现如下。

function Fibonacci2 (n , ac1 = 1 , ac2 = 1) { if( n <= 1 ) {return ac2}; return Fibonacci2 (n - 1, ac2, ac1 + ac2); } Fibonacci2(100) // 573147844013817200000 Fibonacci2(1000) // 7.0330367711422765e+208 Fibonacci2(10000) // Infinity 

由此可见,“尾调用优化”对递归操作意义重大,所以一些函数式编程语言将其写入了语言规格。ES6 亦是如此,第一次明确规定,所有 ECMAScript 的实现,都必须部署“尾调用优化”。这就是说,ES6 中只要使用尾递归,就不会发生栈溢出(或者层层递归造成的超时),相对节省内存。

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51

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。

7. 函数参数的尾逗号

ES2017 允许函数的最后一个参数有尾逗号(trailing comma)。

此前,函数定义和调用时,都不允许最后一个参数后面出现逗号。

function clownsEverywhere(param1, param2 ) { /* ... */ } clownsEverywhere( 'foo', 'bar' ); 

上面代码中,如果在param2bar后面加一个逗号,就会报错。

如果像上面这样,将参数写成多行(即每个参数占据一行),以后修改代码的时候,想为函数clownsEverywhere添加第三个参数,或者调整参数的次序,就势必要在原来最后一个参数后面添加一个逗号。这对于版本管理系统来说,就会显示添加逗号的那一行也发生了变动。这看上去有点冗余,因此新的语法允许定义和调用时,尾部直接有一个逗号。

function clownsEverywhere(param1, param2, ) { /* ... */ } clownsEverywhere( 'foo', 'bar', ); 

这样的规定也使得,函数参数与数组和对象的尾逗号规则,保持一致了。

转载于:https://www.cnblogs.com/moumoon/p/10990698.html

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