JavaScript:變量提升和函數提升

今天主要介紹以下幾點:

  1. 變量提升

  2. 函數提升

  3. 爲什麼要進行提升

  4. 最佳實踐

那麼,我們就開始進入主題吧。


1.變量提升

通常JS引擎會在正式執行之前先進行一次預編譯,在這個過程中,首先將變量聲明及函數聲明提升至當前作用域的頂端,然後進行接下來的處理。(注:當前流行的JS引擎大都對源碼進行了編譯,由於引擎的不同,編譯形式也會有所差異,我們這裏說的預編譯和提升其實是抽象出來的、易於理解的概念)

下面的代碼中,我們在函數中聲明瞭一個變量,不過這個變量聲明是在if語句塊中:

function hoistVariable() {

    if (!foo) {
        var foo = 5;
    }

    console.log(foo); // 5
}

hoistVariable();

運行代碼,我們會發現foo的值是5,初學者可能對此不甚理解,如果外層作用域也存在一個foo變量,就更加困惑了,該不會是打印外層作用域中的foo變量吧?答案是:不會,如果當前作用域中存在此變量聲明,無論它在什麼地方聲明,引用此變量時就會在當前作用域中查找,不會去外層作用域了。

那麼至於說打印結果,這要提到預編譯機制了,經過一次預編譯之後,上面的代碼邏輯如下:

//預編譯之後
function hoistVariable() {
    var foo;

    if (!foo) {
        foo = 5;
    }

    console.log(foo); // 5
}

hoistVariable();

是的,引擎將變量聲明提升到了函數頂部,初始值爲undefined,自然,if語句塊就會被執行,foo變量賦值爲5,下面的打印也就是預期的結果了。

類似的,還有下面一個例子:

var foo = 3;

function hoistVariable() {

    var foo = foo || 5;

    console.log(foo); // 5
}

hoistVariable();

foo || 5這個表達式的結果是5而不是3,雖然外層作用域有個foo變量,但函數內是不會去引用的,因爲預編譯之後的代碼邏輯是這樣的:

var foo = 3;

//預編譯之後
function hoistVariable() {
    var foo;

    foo = foo || 5;

    console.log(foo); // 5
}

hoistVariable();

如果當前作用域中聲明瞭多個同名變量,那麼根據我們的推斷,它們的同一個標識符會被提升至作用域頂部,其他部分按順序執行,比如下面的代碼:

function hoistVariable() {
    var foo = 3;

    {
        var foo = 5;
    }

    console.log(foo); // 5
}

hoistVariable();

由於JavaScript沒有塊作用域,只有全局作用域和函數作用域,所以預編譯之後的代碼邏輯爲:

//預編譯之後
function hoistVariable() {
    var foo;

    foo = 3;

    {
        foo = 5;
    }

    console.log(foo); // 5
}

hoistVariable();

2. 函數提升

相信大家對下面這段代碼都不陌生,實際開發當中也很常見:

function hoistFunction() {
    foo(); // output: I am hoisted

    function foo() {
        console.log('I am hoisted');
    }
}

hoistFunction();

爲什麼函數可以在聲明之前就可以調用,並且跟變量聲明不同的是,它還能得到正確的結果,其實引擎是把函數聲明整個地提升到了當前作用域的頂部,預編譯之後的代碼邏輯如下:

//預編譯之後
function hoistFunction() {
    function foo() {
        console.log('I am hoisted');
    }

    foo(); // output: I am hoisted
}

hoistFunction();

相似的,如果在同一個作用域中存在多個同名函數聲明,後面出現的將會覆蓋前面的函數聲明:

function hoistFunction() {
    function foo() {
        console.log(1);
    }

    foo(); // output: 2

    function foo() {
        console.log(2);
    }
}

hoistFunction();

對於函數,除了使用上面的函數聲明,更多時候,我們會使用函數表達式,下面是函數聲明和函數表達式的對比:

//函數聲明
function foo() {
    console.log('function declaration');
}

//匿名函數表達式
var foo = function() {
    console.log('anonymous function expression');
};

//具名函數表達式
var foo = function bar() {
    console.log('named function expression');
};

可以看到,匿名函數表達式,其實是將一個不帶名字的函數聲明賦值給了一個變量,而具名函數表達式,則是帶名字的函數賦值給一個變量,需要注意到是,這個函數名只能在此函數內部使用。我們也看到了,其實函數表達式可以通過變量訪問,所以也存在變量提升同樣的效果。

那麼當函數聲明遇到函數表達式時,會有什麼樣的結果呢,先看下面這段代碼:

function hoistFunction() {

    foo(); // 2

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

    foo(); // 1

    function foo() {
        console.log(2);
    }

    foo(); // 1
}

hoistFunction();

運行後我們會發現,輸出的結果依次是2 1 1,爲什麼會有這樣的結果呢?

因爲JavaScript中的函數是一等公民,函數聲明的優先級最高,會被提升至當前作用域最頂端,所以第一次調用時實際執行了下面定義的函數聲明,然後第二次調用時,由於前面的函數表達式與之前的函數聲明同名,故將其覆蓋,以後的調用也將會打印同樣的結果。上面的過程經過預編譯之後,代碼邏輯如下:

//預編譯之後
function hoistFunction() {

    var foo;

    function foo() {
        console.log(2);
    }

    foo(); // 2

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

    foo(); // 1

    foo(); // 1
}

hoistFunction();

我們也不難理解,下面的函數和變量重名時,會如何執行:

var foo = 3;

function hoistFunction() {

    console.log(foo); // function foo() {}

    foo = 5;

    console.log(foo); // 5

    function foo() {}
}

hoistFunction();
console.log(foo);     // 3

我們可以看到,函數聲明被提升至作用域最頂端,然後被賦值爲5,而外層的變量並沒有被覆蓋,經過預編譯之後,上面代碼的邏輯是這樣的:

//預編譯之後

var foo = 3;

function hoistFunction() {

   var foo;

   foo = function foo() {};

   console.log(foo); // function foo() {}

   foo = 5;

   console.log(foo); // 5
}

hoistFunction();
console.log(foo);    // 3

所以,函數的優先權是最高的,它永遠被提升至作用域最頂部,然後纔是函數表達式和變量按順序執行,這一點要牢記。

3. 爲什麼要進行提升

函數提升就是爲了解決相互遞歸的問題,大體上可以解決像ML語言這樣自下而上的順序問題。

這裏簡單闡述一下相互遞歸,下面兩個函數分別在自己的函數體內調用了對方:

//驗證偶數
function isEven(n) {
  if (n === 0) {
    return true;
  }
  return isOdd(n - 1);
}

console.log(isEven(2)); // true

//驗證奇數
function isOdd(n) {
  if (n === 0) {
    return false;
  }
  return isEven(n - 1);
}

如果沒有函數提升,而是按照自下而上的順序,當isEven函數被調用時,isOdd函數還未聲明,所以當isEven內部無法調用isOdd函數。所以Brendan Eich設計了函數提升這一形式,將函數提升至當前作用域的頂部:

//驗證偶數
function isEven(n) {
  if (n == 0) {
    return true;
  }
  return isOdd(n - 1);
}

//驗證奇數
function isOdd(n) {
  if (n == 0) {
    return false;
  }
  return isEven(n - 1);
}

console.log(isEven(2)); // true

這樣一來,問題就迎刃而解了。

4. 最佳實踐

理解變量提升和函數提升可以使我們更瞭解這門語言,更好地駕馭它,但是在開發中,我們不應該使用這些技巧,而是要規範我們的代碼,做到可讀性和可維護性。

具體的做法是:無論變量還是函數,都必須先聲明後使用。下面舉了簡單的例子:

var name = 'Scott';
var sayHello = function(guest) {
    console.log(name, 'says hello to', guest);
};

var i;
var guest;
var guests = ['John', 'Tom', 'Jack'];

for (i = 0; i < guests.length; i++) {
    guest = guests[i];

    //do something on guest

    sayHello(guest);
}

如果對於新的項目,可以使用let替換var,會變得更可靠,可維護性更高:

let name = 'Scott';
let sayHello = function(guest) {
    console.log(name, 'says hello to', guest);
};

let guests = ['John', 'Tom', 'Jack'];

for (let i = 0; i < guests.length; i++) {
    let guest = guests[i];

    //do something on guest

    sayHello(guest);
}

值得一提的是,ES6中的class聲明也存在提升,不過它和let、const一樣,被約束和限制了,其規定,如果再聲明位置之前引用,則是不合法的,會拋出一個異常。

所以,無論是早期的代碼,還是ES6中的代碼,我們都需要遵循一點,先聲明,後使用。

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