JS學習系列 06 – 變量對象

原文:  JS學習系列 06 – 變量對象

 

變量對象就是執行上下文作用域鏈中間的橋樑。
劇透一下,神祕的 this 就存在於執行上下文環境之中!
當然,之後我會單獨用幾節來徹底講明白 this 到底是什麼(其實 this 很簡單)。

接下來,我們進入正文。

1. 執行上下文包含什麼

一個執行上下文我們可以抽象的理解爲對象(object)。
每一個執行上下文都有一些屬性(又稱爲上下文狀態),它們用來追蹤關聯代碼的執行進度。

我用一個結構圖來說明:

執行上下文環境 object

Variable Object 就代表變量對象。
Scope Chain 代表作用域鏈。
thisValue 代表神祕的 this 。

作用域鏈和 this 留到後面再講,今天我們先來弄明白變量對象

2. 變量對象

A variable object is a scope of data related with the execution context. It’s a special object associated with the context and which stores variables and function declarations are being defined within the context.

變量對象(variable object) 是與執行上下文相關的數據作用域(scope of data) 。它是與上下文關聯的特殊對象,用於存儲被定義在上下文中的 變量(variables) 和 函數聲明(function declarations) 。

變量對象(Variable Object -- 簡寫 VO)是一個抽象的概念,指代與執行上下文相關的特殊對象,它存儲着在上下文中聲明的:
變量(var)
函數聲明 (function declaration,簡寫 FD)
函數的形參(arguments)

我們假設變量對象爲一個普通 ECMAScript 對象:

VO = {};

就像前面講過的,VO 是執行上下文的一個屬性:

activeExecutionContext = {
  VO: {
    // 上下文數據 (vars, FD, arguments)
  }
}

因爲變量對象是一個抽象的概念,所以並不能通過變量對象的名稱直接訪問,但是卻可以通過別的方法來間接訪問變量對象,例如在全局上下文環境的變量對象會有一個屬性 window (DOM 中) 可以引用變量對象自身,全局上下文環境的另一個屬性 this 也指向全局上下文環境的變量對象。

舉個例子:

var a = 2;

function foo (num) {
   var b = 5;
}

(function exp () {
   console.log(111);
})

foo(10);

這裏對應的變量對象是:

// 全局上下文環境的變量對象
VO(globalContext) = {
   // 一些全局環境初始化時系統自動創建的屬性: Math、String、Date、parseInt等等
   ···

   // 全局上下文的變量對象中有一個屬性可以訪問到自身,在瀏覽器中這個屬性是 window ,在 node 中這個屬性是 global
   window: global

   // 自己定義的屬性
   a: 10,
   foo: <reference to function>
};

// foo 函數上下文的變量對象
VO(foo functionContext) = {
   num: 10,
   b: 5
};

注意:函數表達式並不包括在變量對象中。

3. 不同執行上下文中的變量對象

執行上下文包括:全局上下文、函數上下文和 eval() 上下文。

全局上下文中的變量對象

這裏我們先來了解一下什麼是全局對象:

全局對象(global object)是指在進入任何執行上下文之前就已經創建了的對象。
這個對象只有一份,它的屬性在程序中的任何地方都可以訪問,全局對象的生命週期終止於程序退出的那一刻。

全局對象初始化時系統將創建並初始化一系列原始屬性,例如:Math、String、Date、parseInt、window等等,之後是我們在全局上下文中自己定義的全局變量。在 DOM 中,全局對象的 window 屬性可以引用全局對象自身,全局上下文環境的 this 屬性也可以引用全局對象。

// 全局執行上下文環境
EC(globalContext) = {
   // 全局對象(全局上下文環境的變量對象) 
   global: {
      Math: <...>,
      String: <...>,
      ...
      ...
      window: global     // 引用全局對象自身
   },

   // this 屬性
   this: global

   // 作用域鏈
   ...
}

舉個例子:

var a = 10;

console.log(a);               // 10
console.log(window.a);        // 10
console.log(this.a);          // 10

因此,在全局上下文環境中,變量對象用全局對象來表示。

函數上下文中的變量對象

在函數上下文中,變量對象用活動對象 AO(Active Object)來表示。

VO(functionContext) = AO

活動對象是在進入函數上下文時刻被創建的,它是通過函數的 arguments 屬性進行初始化。arguments 也是一個對象。

AO = {
   arguments: {
      ...
   }
}

arguments 是活動對象的一個屬性,它也是一個對象,包括以下屬性:
1. callee - 指向當前函數的引用
2. length - 真正傳遞的參數個數
3. properties-indexes - index 是字符串類型的整數,例如"1": "aa",類似於數組類型,也可以通過arguments[1]來訪問,但是不能用數組的方法(push, pop等等)。另外,properties-indexes 的值和實際傳遞進來的參數之間是共享的,一個改變,另一個也隨之改變。

舉個例子:

function foo (x, y, z) {

   // 聲明的函數參數數量
   console.log(foo.length);      // 3

   // 實際傳遞進來的參數數量
   console.log(arguments.length);      // 2

   // arguments 的 callee 屬性指向當前函數
   console.log(arguments.callee === foo)   // true

   // 參數共享
   console.log(x === arguments[0]);      // true
   console.log(x);      // 10

   arguments[0] = 20;
   console.log(x);   // 20

   x = 30;
   console.log(arguments[0]);    // 30

   // 但是注意,沒有傳遞進來的參數 z ,和第3個索引值是不共享的
   z = 40;
   console.log(arguments[2]);      // undefined

   arguments[2] = 50;
   console.log(z);      // 40
}

foo(10, 20);

4. 代碼是如何被處理的

在第1節中我們講過js 代碼的編譯過程,其中有一步叫作預編譯,是說在代碼執行前的幾微秒會首先對代碼進行編譯,形成詞法作用域,然後執行。

那麼執行上下文的代碼就就可以分成兩個階段來處理:
1. 進入執行上下文(預編譯)
2. 執行代碼

而變量對象的修改變化和這兩個階段是緊密相關的。
並且所有類型的執行上下文都會有這2個階段。

進入執行上下文

當引擎進入執行上下文時(代碼還未執行),VO 裏已經包含了一些屬性:
1. 函數的所有形參(如果是函數執行上下文)
由名稱和對應值組成的一個變量對象的屬性被創建,如果沒有傳遞對應的實參,那麼由名稱和 undefined 組成的一種變量對象的屬性也會被創建。

2.所有的函數聲明(Function Declaration - FD)
由名稱和對應值(函數對象 function object)組成的一個變量對象的屬性被創建,如果變量對象已經存在相同名稱函數的屬性,則完全替換這個屬性。

3.所有的變量聲明(Variable Declaration - var)
由名稱和對應值(在預編譯階段所有變量值都是 undefined)組成的一個變量對象的屬性被創建,如果變量名和已經聲明的形參或者函數相同,則變量名不會干擾已經存在的這類屬性,如果已經存在相同的變量名,則跳過當前聲明的變量名。

注意:變量碰到相同名稱的變量是忽略,函數碰到相同名稱的函數是覆蓋。

舉個例子:

function test(a, b, c) {
            
    console.log(a); // 函數體a
    console.log(b);  // 20
    function a() {
         console.log(1);
    }
    var a = 100;
    console.log(a);  // 100
    var b = 2;
    console.log(b); // 2

}
test(10,20,30);
function foo (a, b) {
   var c = 5;

   function bar () {};

   var d = function _d () {};

   (function f () {});
}

foo(10);

當進入帶有實參10的 foo 函數上下文時(預編譯時,此時代碼還沒有執行),AO 結構如下:

AO(foo) = {
   a: 10,
   b: undefined,

   c: undefined,
   bar: <reference to FunctionDelcaration "bar">,
   d: undefined 
};

注意,函數表達式 f 並不包含在活動對象 AO 內。
也就是說,只有函數聲明會被包含在變量對象 VO 裏面,函數表達式並不會影響變量對象。

行內函數表達式 _d 則只能在該函數內部可以使用, 也不會包含在 VO 內。

這之後,就會進入第2個階段,代碼執行階段。

代碼執行

在這個階段,AO/VO 已經有了屬性(並不是所有的屬性都有值,大部分屬性的值還是系統默認的初始值 undefined)。

AO 在代碼執行階段被修改如下:

AO['c'] = 5;
AO['d'] = <reference to FunctionDelcaration "_d">

再次要提醒大家,因爲函數表達式 _d 已經保存到了聲明的變量 d 上面,所以變量 d 仍然存在於 VO/AO 中。我們可以通 d() 來執行函數。但是函數表達式 f 卻不存在於 VO/AO 中,也就是說,如果我們想嘗試調用 f 函數,不管在函數定義前還是定義後,都會出現一個錯誤"f is not defined",未保存的函數表達式只有在它自己的定義或遞歸中才能被調用。

再來一個經典例子:

console.log(x);      // function

var x = 10;
console.log(x);      // 10

x = 20;

function x () {};

console.log(x);      // 20

這裏爲什麼是這樣的結果呢?

上邊我們說過,在代碼執行之前的預編譯,會爲變量對象生成一些屬性,先是形參,再是函數聲明,最後是變量,並且變量並不會影響同名的函數聲明。

所以,在進入執行上下文時,AO/VO 結構如下:

AO = {
   x: <reference to FunctionDeclaration "x">

   // 在碰到變量聲明 x 時,因爲已經存在了函數聲明 x ,所以會忽略
}

緊接着,在代碼執行階段,AO/VO 被修改如下:

AO['x'] = 10;
AO['x'] = 20;

希望大家可以好好理解變量對象,對於理解我們後邊要講的作用域鏈有很大的幫助。

5. 變量

有一些文章說過:

不管是使用 var 關鍵字(在全局上下文)還是不使用 var 關鍵字(在任何地方),都可以聲明一個變量。

請記住,這是錯誤的觀念。

任何時候,變量都只能通過使用 var 關鍵字來聲明(ES6 之前)

a = 10;

上面的賦值語句,僅僅是給全局對象創建了一個新屬性(在非嚴格模式,嚴格模式下會報錯),但注意,它不是變量。“不是變量”並不是說它不能被改變,而是指它不符合ECMAScript 規範中變量的概念。

讓我們通過一個例子來看一下兩者的區別:

console.log(a);        // undefined
console.log(b);        // 報錯,b is not defined

b = 10;
var a = 20;

只要我們很好的理解了:變量對象、預編譯階段和執行代碼階段,就可以迅速的給出答案。

預編譯(進入上下文)階段:

VO = {
   a: undefined
}

我們可以看到,因爲 b 不是通過 var 聲明的,所以這個階段根本就沒有 b ,b 只有在代碼執行階段纔會出現。但是在這個例子中,還沒有執行到 b 那就已經報錯了。

我們稍微更改一下示例代碼:

console.log(a);      // undefined

b = 10;
console.log(b);             // 10 代碼執行階段被創建
console.log(window.b);      // 10
console.log(this.b);        // 10

var a = 20;
console.log(a);      // 20 代碼執行階段被修改

關於變量,還有一個很重要的知識點。

變量不能用 delete 操作符來刪除。

a = 10;

console.log(window.a);    // 10

console.log(delete a);    // true

console.log(window.a);    // undefined

var b = 20;
console.log(window.b);    // 20

console.log(delete b);    // false

console.log(window.b);    // 20

注意:這個規則在 eval() 上下文中不起作用。

eval('var a = 10;');
console.log(window.a);    // 10

console.log(delete a);    // true

console.log(window.a);    // undefined

 

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