学习作用域中的“名词”

537 阅读6分钟

先有鸡还是先有蛋

通过之前的文章,我们熟悉了作用域的基本概念。但是作用域中的变量,函数声明在什么地方查找,引用它们的时候又发生了什么。正是我们将要讨论的内容。

在我们的认知中JavaScript代码在执行的时候是由上到下一行一行执行的。但实际上并不完全正确。例如:

a = 1;
var a;
console.log(a);

按照我们之前的认知由上到下,最后a输出undefined,因为var a声明在a = 1后面,但最后输出的结果是1

考虑另外一段代码:

console.log(a);
var a = 1;

鉴于上一个代码片段所表现的特点,可能认为这个代码片段也会输出1,或者可能抛出异常错误。实际上输出的是undefined

那么到底是声明在前,还是赋值在前?

回顾JavaScript引擎

为了弄明白这个问题,我们需要再次回顾JavaScript引擎,引擎会在解释JavaScript代码之前首先对其进行编译。编译阶段中的一个很重要的工作就是找到所有的声明,并在合适的作用域中将它们关联起来。

执行环境

执行环境也可以叫执行上下文,每当JavaScript编译器工作时,都会创建一个执行环境或者说进入一个执行上下文中。它们定义了变量或函数访问其他数据的权限,决定了它们各自的行为。它们在逻辑上组成一个堆栈,堆栈底部永远是全局环境,而顶部就是当前环境。

例如:我们可以定义执行环境是一个数组:

stack = [];

在初始化阶段,stack是这样的:

stack = [
    globalContext
];

每次函数执行,进入function的时候,这个堆栈都会被压入。

function foo(){
    return 'hello';
}
foo();

那么,stack将会发生改变:

stack = [
    <foo> functionContext
    globalContext
];

每个函数都有自己的执行环境,每次函数退出也就是执行到return的时候,都会退出当前的执行环境,相应的stack就会弹出,栈中的指针会移动位置。相关代码执行完毕后,stack只会包含全局环境,一直到整个程序结束。

变量对象

在进行JavaScript编程是总避免不了声明函数和变量,在每个执行环境中有一个变量对象,我们定义的所有变量和函数都保存在这个对象中。

变量对象(VO)存储一下内容:

函数声明(function)

变量声明(var)

我们可以用一个JavaScript对象来表示一个变量对象例如:

VO = {};

如前面所说执行环境中有一个变量对象,它是执行环境的一个属性,例如:

context = {
    VO = {};
}

当我们声明一个变量或一个函数的时候,例如:

var a = 1;
 
function foo() {
  var b = 20;
};
 
test();

对应的变量对象是:

//全局环境的变量对象
globalContext: {
    vo: {
        a: 1,
        foo: function
    }
}
//foo函数环境的变量对象
fooContext: {
    vo: {
        b: 20
    }
}

不同执行环境中的变量对象

抽象变量对象VO

全局执行环境变量对象GlobalContextVO (VO === this === global)

函数执行环境变量对象FunctionContextVO (VO === AO, 并且添加了arguments)

全局执行环境的变量对象

全局对象是在进入任何执行环境之前就已经创建了的对象;这个对象只存在一份,它的属性在程序中任何地方都可以访问,全局对象的生命周期终止于程序退出那一刻。

global = {
  Math: <...>,
  String: <...>
  ...
  ...
  window: global //引用自身
};

var a = 1;
 
console.log(a); // 直接访问,在VO(globalContext)里找到:a
 
console.log(window['a']); // 间接通过global访问:global === VO(globalContext): a
console.log(a === this.a); // true
 
var b = 'b';
console.log(window[b]); // 间接通过动态属性名称访问:b

函数执行环境的变量对象

在函数执行环境中,变量对象是不能直接访问的,此时由活动对象(AO)代替变量对象。活动对象是在进入函数执行环境时被创建的,它通过函数的arguments属性初始化。

VO(functionContext) === AO;

AO = {
  arguments: <Args>
};

// Arguments对象是活动对象,属性如下:
// callee — 指向当前函数的引用
// length — 真正传递的参数个数

function foo(a, b, c) {
 
  // 声明的函数参数数量arguments (a, b, c)
  console.log(foo.length); // 3
 
  // 真正传进来的参数个数(only x, y)
  console.log(arguments.length); // 2
 
  // 参数的callee是函数自身
  console.log(arguments.callee === foo); // true
 
  // 参数共享

  console.log(a === arguments[0]); // true
  console.log(a); // 10
 
  arguments[0] = 20;
  console.log(a); // 20
 
  a = 30;
  console.log(arguments[0]); // 30
 
  // 不过,没有传进来的参数c,和参数的第3个索引值是不共享的

  c = 40;
  console.log(arguments[2]); // undefined
 
  arguments[2] = 50;
  console.log(c); // 40
 
}
 
foo(10, 20);

作用域链

当代码在一个执行环境中,引擎会创建变量对象的一个作用域链。作用域链的用途是保证对执行环境有权限的变量和函数的有序访问。作用域链的前端,始终都是当前执行的代码所在环境的变量对象。如果这个环境是函数,则活动对象(VO)作为变量对象(即arguments对象)。作用域链中的下一个变量对象来自包含环境,而再下一个变量对象则来自下一个包含环境,一直延续到全局执行环境;全局执行环境的变量对象始终都是作用域链中的最后一个对象。

作用域链与一个执行环境相关,变量对象的作用域链用于在标识符解析中变量查找。

函数执行环境的作用域链在函数调用时创建的,包含活动对象和这个函数内部的[[scope]]属性,例如:

var a = 1;
 
function foo() {
  var b = 2;
  console.log(a + b);
}
 
foo(); // 3

函数创建时:

fooContext.AO = {
  b: undefined // undefined – 进入上下文的时候是2 – 活动对象
};

函数foo如何访问到变量a?理论上函数应该能访问一个更高一层执行环境的变量对象。实际上它正是这样,这种机制是通过函数内部的[[scope]]属性来实现的。[[scope]]是所有父变量对象的层级链,处于当前函数执行环境之上,在函数创建时存于其中,直至函数销毁。函数foo的[[scope]]如下:

foo.[[Scope]] = [
  globalContext.VO // === Global
];

函数调用时:

Scope = AO|VO + foo.[[Scope]]

进入foo执行环境创建AO/VO之后,在执行环境中创建一个作用域链(Scope属性)。这样foo函数就能访问全局执行环境中的变量a

变量提升

通过前面对于引擎的了解,变量提升是Javascript中执行环境和变量对象的工作方式的一种认知。它处于代码的编译阶段,JavaScript仅提升声明,而不提升初始化。

函数声明和变量声明会被提升

当我们的代码运行时,首先在执行环境的变量对象中声明变量和函数,然后才是代码执行阶段。当我们看到var a = 1时,实际上JavaScript会将其看成两部分:var = aa = 1

var a;
a = 1;

//全局环境的变量对象
globalContext: {
    vo: {
        a: 1
    }
}

函数优先

函数声明会首先被提升,然后才是变量,例如:

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

参考