变量、作用域、闭包

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变量[MDN 1]

ECMAScript 6 中引入了 let、const。

JavaScript 有三种声明方式：

  1. var：声明一个变量，初始化可选。
  2. let：声明一个变量，初始化可选。
  3. const：声明一个常量，必须初始化。
“局部变量”/“全局变量”只与其定义位置有关：在“函数内部”/“函数之外”声明的变量

var：变量提升[MDN 2]

提升（Hoisting）：变量和函数的声明会在物理层面（在编译阶段被放入内存中）移动到代码的最前面 —— 变量/函数的“初始化”和“使用”可以在“声明”之前（先使用再声明）。

函数和变量相比，会被优先提升 —— 函数会被提升到更靠前的位置。
  1. 变量提升[MDN 3]： 
    bla = 2
var bla;

// 可以理解为：

var bla;
bla = 2;
  2. 函数提升[MDN 4]： 
    hoisted(); // logs "foo"
function hoisted() {
    console.log('foo');
}

// 可以理解为：

function hoisted() {
    console.log('foo');
}
hoisted(); // logs "foo"

⭐ JavaScript 只会提升声明，不会提升其初始化 —— 如果在“声明”和“初始化”之前“使用”，将使用 undefined
示例：
// “使用”先于“初始化”
console.log(num); // Returns undefined
var num;
num = 6;

// “初始化”先于“使用”
num = 6;
console.log(num); // returns 6
var num;

⭐ 函数表达式（function expressions）不会被提升
示例：
notHoisted(); // TypeError: notHoisted is not a function

var notHoisted = function() {
    console.log('bar');
};

let：暂时性死区[MDN 5]

暂时性死区（Temporal dead zone，TDZ）：从“代码块的开始”直到“声明变量的行”，let 或 const 声明的变量都处于“暂时性死区”中 —— 这并不是“提升”！！！
  1. 在“暂时性死区”中访问变量将抛出 ReferenceError： 
    { 
    // TDZ starts at beginning of scope
    console.log(bar); // undefined
    console.log(foo); // ReferenceError
    var bar = 1;
    let foo = 2; 
    // End of TDZ (for foo)
}
  2. “暂时性死区”取决于“执行顺序”（时间），而非“代码顺序”（位置）： 
    {
    // TDZ starts at beginning of scope
    const func = () => console.log(letVar); // OK
    let letVar = 3; 
    // End of TDZ (for letVar)

    func(); // Called outside TDZ!
}

var 与 let 的区别[MDN 3][MDN 5]

var 与 let
\ var let
块作用域 ✘ ✔
变量提升 ✔ ✘
重新声明 ✔ 
var user = "Pete";
var user = "John";
console.log(user); // John
✘ 
let user;
let user; // SyntaxError: 'user' has already been declared

作用域[MDN 6][Wikioe 1][1]

作用域是当前的执行上下文，值和表达式在其中“可见”或可被访问。
  1. 全局作用域：可被当前文档中的任何其他代码所访问；
  2. 函数作用域：可被当前函数内部的其他代码所访问；
  3. 块作用域：可被当前块（由 { } 包围）内部的其他代码所访问；
    • 仅 let、const 支持
ECMAScript 6 之前没有“块作用域”：语句块中声明的变量将成为语句块所在函数（或全局作用域）的局部变量。

作用域链

作用域链：由于作用域的层层嵌套而形成的关系。

作用域链用于变量的查找过程： 

var x = 10

function outer() {
    var x = 20
    function inner() {
        console.log(x)
    }
    inner()
}
outer() // 20
以上代码，包括三个作用域：
  1. 全局作用域：包含变量 x（=10）
  2. 函数作用域（outer）：包含变量 x（=20）
  3. 函数作用域（inner）：不包含变量
查找过程：
  1. console.log(x) 将在“函数作用域（inner）”中查找变量“x”：失败
  2. 在“函数作用域（outer）”查找变量“x”：成功（x = 20）
  3. 使用该变量：输出 20

作用域模型：词法作用域[2]

从语言的层面来说，作用域模型分两种：（根据作用域的生成时机）

  1. 静态作用域：在代码编写时完成划分，作用域沿以定义位置向外延伸
    • 也称“词法作用域”，是最为普遍的一种作用域模型
  2. 动态作用域：在代码运行时完成划分，作用域链以调用栈向外延伸
    • 由 bash、Perl 等语言所使用

词法作用域（Lexical Scope）：即“词法分析时生成的作用域”，根据源代码中“声明变量的位置”来确定该变量在何处可用

示例： 

let x = "Eijux";

function getX() {
  return x;
}

console.log(getX()) // Eijux
变量 x 的“词法作用域”为“全局作用域”（定义时的作用域）而非“getX 函数作用域”


⭐ 一个声明（定义变量、函数等）的“词法作用域”就是其“定义时的作用域” —— 注意：并不是“调用时的作用域”

示例： 

var x = 0

function foo() {
    var x = 1
    bar()
}
function bar() {
    console.log(x) // 0
}

foo()
由于“词法作用域”（定义时的作用域）决定了：foo、bar 的上级作用域是“全局作用域”，所以 bar 中使用的 x 来自“全局作用域”而非“foo 函数作用域”


欺骗“词法作用域”

虽然“词法作用域”在代码编写时就确定，但仍然可以修改：

  1. eval()[MDN 7]：将传入的字符串当做 JavaScript 代码进行执行
    • 有性能和安全隐患，不建议使用
  2. with[MDN 8]：扩展一个语句的作用域链
    • 有语义不明和兼容问题，已弃用
  1. 通过 eval() 修改词法作用域： 
    var num = 10
var str = "var num = 20"

function fn(str) {
    eval(str)
    console.log(num)
}

fn(str)
  2. 通过 with 修改词法作用域： 
    var x = { a: 1 }

function fn(obj) {
    with (obj) {
        a = 2
    }
}

console.log(x.a) // 1
fn(x)
console.log(x.a) // 2

闭包[MDN 9][javascript.info 1]

闭包（closure）：函数以及其捆绑的词法环境（lexical environment）[Wikioe 1]的组合

—— “词法环境”包含了这个闭包创建时作用域内的任何局部变量

在 JavaScript 中，闭包会随着函数的创建而被同时创建。


示例： 

function makeAdder(x) {
    // 返回一个函数
    return function (y) {
        return x + y
    }
}

var add5 = makeAdder(5) // 闭包
var add10 = makeAdder(10) // 闭包

console.log(add5(2));  // 7
console.log(add10(2)); // 12
以上代码包含两个闭包 add5、add10，二者：
  1. 共享相同的“函数定义”：makeAdder
  2. 保存不同的“词法环境”：add5 中 x 为 5，add10 中 x 为 10
简单来说，闭包让开发者可以从内部函数访问外部函数的作用域

一个有意思的例子[TypeScript 1]

一个涉及到“Event Loop”、“var 作用域”、“闭包”（“词法环境”）的例子。

对于以下代码： 

for (var i = 0; i < 10; i++) {
    setTimeout(function() { console.log(i) }, 100 * i)
}
其输出如何 ❓
是否预期输出： 
0
1
2
...
9
但，实际输出： 
10
10
10
...
10

原因分析：

  1. 【var 作用域】：var 变量的作用域在 for 外部 —— 每次循环使用的都是同一个 i
    • var 变量是没有“块作用域”的 ！！！
  2. 【闭包】：for 循环将会创建 10 个闭包，它们：
    共享相同的“函数定义”： function() { console.log(i) }
    共享相同的“词法环境”（“变量环境”），其“环境记录器”将使用同一个 var 变量 —— i
  3. 【Event Loop】：setTimeout 是一个任务，将在 for 所有循环完成之后执行 —— 而 i 在所有循环之后其值为 10

综上：各个闭包将在 for 所有循环完成之后，使用同一个 i 值（10）来执行函数。 


解决问题有多种方式： 总之，使闭包不再使用相同的词法环境[Wikioe 1] 即可

思路一： 若“函数”执行依赖于“外部变量”，则使“词法环境”的“外部环境引用”不同

思路二： 若“函数”执行依赖于“内部变量 / 参数”，则使“词法环境”的“环境记录”不同

思路一：函数的执行依赖于“外部变量”，则“使用 let / const（块作用域）”保证每次迭代的“词法环境”的“外部环境引用”不同

  1. 使用 let 替换 var： 
    for (let i = 0; i < 10; i++) {
    setTimeout(function() { console.log(i) }, 100 * i)
}
  2. 使用 let/const 捕获 var： 
    for (var i = 0; i < 10; i++) {
    let v = i
    setTimeout(function() { console.log(v) }, 100 * v)
}

思路二：若“函数”执行依赖于“参数”，则“使用参数捕获外部变量”保证每次迭代的“词法环境”的“环境记录”不同

  1. 通过“立即执行的函数表达式（IIFE）”[MDN 10][javascript.info 2]： —— 【将产生不必要的闭包（嵌套闭包）】 
    for (var i = 0; i < 10; i++) {
    (function(v) {
        setTimeout(function() { console.log(v) }, 100 * v)
    })(i)
}
  2. 通过“向函数传递变量作为参数”： —— 【没有不必要的闭包】 
    for (var i = 0; i < 10; i++) {
    setTimeout(function(v) { console.log(v) }, 100 * i, i)
}
    等同于：
    function fn(v) {
    console.log(v)
}

for (var i = 0; i < 10; i++) {
    setTimeout(fn, 100 * i, i)
}

补充内容

var 没有“块作用域”[javascript.info 2]

⭐ var 变量没有“块作用域”：将会使用（块所在的）“函数作用域”或“全局作用域” —— 这是因为在早期的 JavaScript 中，块没有词法环境[Wikioe 1]

var 将透传 if、for 和其它代码块

示例一： 

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


if (true) {
    let y = 5;
}
console.log(y); // ReferenceError: y is not defined

示例二： 

function f() {
    console.log(tmp);
    if (false) {
        var tmp = 'hello world';
    }
}

f(); // undefined
由于变量提升：即使 var 定义的代码块永远不会执行，变量也存在，但初始化不会执行

let 会不会“提升”？

关于这一点，MDN 都描述得前后不一致，也是很操蛋了……

1、MDN：《语法和数据类型》[MDN 1]：
    在 ECMAScript 6 中，let和const同样会被提升变量到代码块的顶部但是不会被赋予初始值。在变量声明之前引用这个变量，将抛出引用错误（ReferenceError）。这个变量将从代码块一开始的时候就处在一个“暂时性死区”，直到这个变量被声明为止。

2、MDN：《语法和数据类型》[MDN 5]：
    var 和 let 的另一个重要区别，let 声明的变量不会在作用域中被提升，它是在编译时才初始化（参考下面的暂时性死区）。

两种说法，以一个类似示例来说明： 

var foo = 33;
if (foo) {
    console.log(foo) // ReferenceError: Cannot access 'foo' before initialization
    let foo = 44;
}

对于 ReferenceError 该如何解释呢 ❓

  1. 说法一：由于 let 变量提升，导致此处使用“块作用域内定义变量”，但该变量处于“暂时性死区”，所以出现此错误。
    网上有内容更是强行将 let 变量创建分为三个过程：创建、初始化、赋值 …… 有点扯。
  2. 说法二：由于词法作用域，导致此处使用“块作用域内定义变量”，但该变量处于“暂时性死区”，所以出现此错误。
💡 个人理解：let 并不会提升，以上示例是“词法作用域”影响。—— 或许看看 JS 引擎执行过程更清楚

什么是“隐式声明的全局变量”？

隐式声明的全局变量：直接对一个未声明的变量赋值，无论在函数内外都会将其“隐式地”声明为一个“全局变量”

示例，以下变量全都是“隐式声明的全局变量”： 

x = '?'

function fn() {
    x = 'hello'
    y = 'bye'
}

fn()
console.log(x, y) // hello bye

严格模式下，“对一个未声明的变量赋值”将抛出 ReferenceError
  1. 非严格模式：
var x = 0;
function f() {
    var x = y = 1;
}
f();

console.log(x, y); // 0 1
  1. 严格模式：
'use strict';

var x = 0;
function f() {
    var x = y = 1; // ReferenceError: y is not defined
}
f();

console.log(x, y);

参考

Wikioe

  1. ↑ 1.0 1.1 1.2 1.3 参考：【JS 执行过程：执行上下文、词法环境】

MDN

  1. ↑ 1.0 1.1 参考：MDN：《语法和数据类型》
  2. ↑ 参考：MDN：《Hoisting（变量提升）》
  3. ↑ 3.0 3.1 参考：MDN：《var》
  4. ↑ 参考：MDN：《function》
  5. ↑ 5.0 5.1 5.2 参考：MDN：《let》
  6. ↑ 参考：MDN：《Scope（作用域）》
  7. ↑ 参考：MDN：《eval()》
  8. ↑ 参考：MDN：《with》
  9. ↑ 参考：MDN：《闭包》
  10. ↑ 参考：MDN：《IIFE（立即调用函数表达式）》

javascript.info

  1. ↑ 参考：javascript.info：《变量作用域，闭包》
  2. ↑ 2.0 2.1 参考：javascript.info：《老旧的 "var"》

TypeScript

  1. ↑ 参考：TypeScript：《变量声明》

其他

  1. ↑ 参考：《【JavaScript】深入理解JS中的词法作用域与作用域链》
  2. ↑ 参考：《JavaScript 中的词法作用域——JS 中的作用域究竟是什么？》
取自“http://wiki.eijux.com/index.php?title=变量、作用域、闭包&oldid=6634”