javascript高階程式設計之函數表達式 遞歸與閉包函數_javascript技巧

定義函數表達式有兩種方式:函數宣告和函數表達式.

函數宣告如下:

function functionName(arg0,arg1,arg2){
 //函数体
}

首先是function關鍵字,然後是函數的名字.

FF,Safrai,Chrome和Opera都給函數定義了一個非標準的name屬性,透過這個屬性可以存取到函數指定的名字.這個函數的值永遠等於跟在function關鍵字後面的標識符.

//只在FF,Safari,Chrome和Opera有效
alert(functionName.name)//functionName

函數宣告的特徵就是函數宣告提升(function declaration hoisting),意思是在執行程式碼之前會先讀取函數宣告.這就表示可以把函數宣告放在呼叫它的語句後面.

sayHi();
function sayHi(){
 alert("Hi!");
}

這種範例不會拋出錯誤,因為在程式碼執行前會先讀取函數宣告.

第二種是函數表達式.

var functionName=function(arg0,arg0,arg2){
 //函数体
}

這種形式看起來好像是常規的變數賦值語句,即創建一個函數並將它賦值給變數functionName.這種情況下創建的函數叫做匿名函數(anonymous function),因為function關鍵字後面沒有標識符.(匿名函數有時候也叫拉姆達函數.)匿名函數的name屬性是空字串.

函數表達式與其他表達式一樣,在使用前必須先賦值.

以下程式碼會導致錯誤:

syaHi();//Uncaught ReferenceError: syaHi is not defined
var sayHi=function(){
 alert("Hi!");
}

不要像下面這樣寫程式碼,這在ECMAScript中屬於無效語法,JavaScript引擎會嘗試修正錯誤,但不同瀏覽器修改不同.

//不要这样做
if(condition){
 function sayHi(){
  alert("Hi!");
 }
}else{
 function sayHi(){
  alert("Yo!");
 }
}

如果是使用函數表達式,就沒什麼問題了.

//可以这样做
var sayHi;
if(condition){
 sayHi=function(){
  alert("Hi!");
 }
}else{
 sayHi=function(){
  alert("Yo!");
 }
}

能夠創建函數再賦值給變數,也就能夠把函數作為其它函數的值返回.

function creatComparisonFunction(propertyName){
 return function(object1,object2){
  var value1=object1[propertyName];
  var value2=object2[propertyName];
  if(value1<value2){
   return -1;
  }else if(value1>value2){
   return 1;
  }else{
   return 0;
  }
 };
}

creatComparisonFunction()就回傳了一個匿名函數.返回的函數可能會被賦值給一個變數,或以其他方式被呼叫;不過,在creatComparisonFunction()函數內部,它是匿名的.在把函數當成值來使用的情況下,都可以使用匿名函數.

7.1 遞迴

遞歸函數是一個函數透過名字呼叫自己的情況下建構的.

function factorial(num){
 if(num<=1){
  return 1;
 }else{
  return num*factorial(num-1);
 }
}

上面是一個經典的遞歸階乘函數.下面的程式碼卻可能導致它出錯.

var anotherFactorial=factorial;
factorial=null;
alert(anotherFactorial(4));//Uncaught TypeError: factorial is not a function

以上程式碼先把factorial()函式保存在變數anotherFactorial中,之後又將factorial變數設為null,結果指向原始引用只剩下一個.接下來呼叫anotherFactorial()時,由於必須執行factorial(),而factorial()已經不再是函數,所以會導致錯誤.

這種情況下,使用arguments.callee可以解決.

arguments.callee是一個指向正在執行的函數的指標,因此可以用它來實現對函數的遞歸呼叫.

function factorial(num){
 if(num<=1){
  return 1;
 }else{
  return num*arguments.callee(num-1);
 }
}

在編寫遞歸函數時,使用arguments.callee總比使用函數名稱更保險,因為它可以確保無論怎麼調用函數都不會出問題.

但在嚴格模式下,不能透過腳本存取arguments.callee.

不過可以使用函數表達式來達成相同的結果.

var factorial=(function f(num){
 if(num<=1){
  return 1;
 }else{
  return num*f(num-1);
 }
});
console.log(factorial(4));//24

7.2 閉包

閉包是指有權存取另一個函數作用域中的變數的函數.建立閉包的常見方式,就是在一個函數內部建立另一個函數.

function creatComparisonFunction(propertyName){
 return function(object1,object2){
  var value1=object1[propertyName];
  var value2=object2[propertyName];
  if(value1<value2){
   return -1;
  }else if(value1>value2){
   return 1;
  }else{
   return 0;
  }
 };
}

加粗的兩行程式碼是內部函數(一個匿名函數)中的程式碼,這兩行程式碼存取了外部函數中的變數propertyName.即使這個內部函數被回傳了,而且是在其他地方被呼叫了,但它仍然可以存取變數propertyName.之所以還能夠存取這個變數,是因為內部函數的作用域鏈中包含creatComparisonFunction()的作用域.

當某個函數被呼叫時,會建立一個執行環境(execution context)及對應的作用域鏈.然後,使用arguments和其他命名參數的值來初始化函數的活動物件(activation object).但在作用域鏈中,外部函數的活動對象始終處於第二位,外部函數的外部函數的活動對象處於第三位,....直至作為作用域鏈終點的全局執行環境.

在函數執行過程中,為讀取和寫入變數的值,就需要姑作用域鏈中找出變數.

function compare(value1,value2){
  if(value1<value2){
   return -1;
  }else if(value1>value2){
   return 1;
  }else{
   return 0;
  }
 }
 var result=compare(5,10)
 console.log(result)//-1

以上代码先定义了compare()函数,然后又在全局作用域中调用了它.当调用compare()时,会创建一个包含arguments,value1,value2的活动对象.全局执行环境的变量对象(包含result和compare)在compare()执行环境的作用域链中则处于第二位

后台的每个执行环境都有一个表示变量的对象--变量对象.全局环境的变量对象始终存在,而像compare()函数这样的局部环境的变量对象,则只在函数执行的过程中存在.在创建compare()函数时,会创建一个预先包含全局变量对象的作用域链,这个作用域链被保存在内部的[[Scope]]属性中.当调用compare()函数时,会为函数创建一个执行环境,然后通过复制函数的[[Scope]]属性中的对象构建起执行环境的作用域链.此后,又有一个活动对象(在此作为变量对象使用)被创建并被推入执行环境作用域链的前端.

作用域链本质上是一个指向变量对象的指针列表,它只引用但不实际包含变量对象.

无论什么时候在函数中访问一个变量时,就会从作用域链中搜索具有相应名字的变量.一般来讲,当函数执行完毕后,局部活动对象就会被销毁,内存中仅保存全局作用域(全局执行环境的变量对象).但是,闭包的情况又有所不同.

在另一个函数内部定义的函数会将包含函数(即外部函数)的活动对象添加到它的作用域中.

var compare=creatComparisonFunction("name");
var result=comapre({name:"Nicholas"},{name:"Greg"});

下图展示了上面代码代码执行时,包含函数与内部匿名函数的作用域.

当createComparisonFunction()函数返回后,其执行环境的作用域会被销毁,但它的活动对象仍然会留在内存中;直到匿名函数被销毁后,createComparisonFunction()的活动对象都会被销毁.

//创建函数
 var compare=creatComparisonFunction("name");
 //调用函数
 var result=comapre({name:"Nicholas"},{name:"Greg"});
 //解除对匿名函数的引用(以便释放内存)
 compareNames=null;

通过将compareNames设置为等于null解除该函数的引用,就等于通知垃圾回收例程将其清除.随着匿名函数函数的作用域链被销毁,其他作用域(除了全局作用域)也都可以安全地销毁了.

由于闭包会携带包含它的函数的作用域,因此会比其他函数占用更多的内存.过度使用闭包可能会导致内存占用过多,慎重使用闭包.

7.2.1 闭包和变量

作用域链的这种配置的机制引出了一个值得注意的副作用,即闭包只能取得包含函数中任何变量的最后一个值.

闭包里所保存的是整个变量对象,而不是某个特殊的变量.

function createFunctions(){
 var result=new Array();

 for(var i=0;i<10;i++){
  result[i]=function(){
   return i;
  };
 }
 return result;
}

上面代码里这个函数会返回一个函数数组.表面上看,似乎每个函数都应该返回自己的索引值,但实际上,每个函数都返回10.因为每个函数的作用域链中都保存着createFunctions()函数的活动对象,所以它们引用的都是同一个变量i.当createFunction()函数返回后,变量i的值是10,此时每个函数都引用着保存变量i的同一个变量对象,所以在每个函数内部i的值都是10.

但是,我们可以通过创建另一个匿名函数强制让闭包的行为符合预期.

function createFunctions(){
 var result=new Array();

 for(var i=0;i<10;i++){
  result[i]=function(num){
   return function(){
    return num;
   }
  }(i);
 }
 return result;
}

重写之后,每个函数就会返回各自不同的索引值了.在这个版本中,我们没有直接把闭包赋值给数组,而是定义了一个匿名函数,并将立即执行匿名函数的结果赋给数组.这里的匿名函数有一个参数num,也就是最终的函数要返回的值.在调用每个匿名函数时,我们传入了变量i.由于函数参数是按值传递的,所以就会将变量i的当前值复制给参数num.而在这个匿名函数内部,又创建并返回了一个访问num的闭包.这个一来,result数组中的每个函数都有自己num变量的一个副本,因此就可以返回各自不同的数值了.

7.2.2 关于this对象

this对象是在运行时基本函数的执行环境绑定的:在全局函数中,this等于window,而当函数被作为某个对象的方法调用时,this等于那个对象.不过,匿名函数的执行环境具有全局性,因此其this对象通常指向window.

var name="the window";
var object={
 name:"my object",

 getNameFunc:function(){
  return function(){
   return this.name;
  };
 }
};
alert(object.getNameFunc()());//the window(在非严格模式下)

每个函数在被调用时都会自动取得两个特殊变量:this和arguments.内部函数在搜索这两个变量时,只会搜索到其活动对象为止,因此永远不可能直接访问外部函数中的这两个变量.

不过,把外部作用域中的this对象保存在一个闭包能够访问到的变量里,就可以让闭包访问该对象了.

var name="the window";
var object={
 name:"my object",

 getNameFunc:function(){
  var that=this;
  return function(){
   return that.name;
  };
 }
};
alert(object.getNameFunc()());//my object

在定义匿名函数之前,我们把this对象赋值给了一个名叫that的变量.而在定义了闭包之后,闭包也可以访问这个变量,因为它是我们在包含函数中特意声明的一个变量.即使在函数返回之后,that也仍然引用着object,所以调用object.getNameFunc()()就返回了my object.

注意:this和arguments也存在同样的问题.如果想访问作用域中的arguments对象,必须将对该对象的引用保存到另一个闭包能够访问的变量中.

var name="the window";

var object={
 name:"my object",

 getName:function(){
  return this.name;
 }
};
console.log(object.getName());//my object
console.log((object.getName)());//my object
console.log((object.getName=object.getName)());//the window

最后一行代码先执行了一条赋值语句,然后再调用赋值后的结果.因为这个赋值表达式的值是函数本身,所以this的值不能得到维持,结果就返回了"this window".

7.2.3 内存泄露

由于IE9之前的版本对JScript对象和COM对象使用不同的垃圾收集例程,因此闭包在IE的这些版本中会导致一些特殊的问题.具体来说,如果闭包的作用域链中保存着一个HTML元素,那么就意味着该元素将无法被销毁.

function assignHandlet(){
 var element=document.getElementById("someElement");
 element.onclick=function(){
  alert(element.id);
 };
}

以上代码创建了一个作为element元素事件处理程序的闭包,而这个闭包则又创建了一个循环引用.由于匿名函数保存了一个对assignHandler()的活动对象的引用,因此应付导致无法减少element的引用数.只要匿名函数存在,element的引用数至少也是1,因此它所占用的内存就永远不会被回收.不过这个问题可以通过稍微改写一下代码来解决.

function assignHandlet(){
 var element=document.getElementById("someElement");
 var id=element.id;

 element.onclick=function(){
  alert(id);
 };
 element=null;
}

上面程式碼中,透過把element.id的一個副本保存在一個變數中,並且在閉包中引用該變數消除了循環引用.

腳本之家友情提醒大家:閉包會引用包含函數的整個活動對象,而其中包含著element.即使閉包不直接引用element,包含函數的活動對像也仍然會保存一個引用.因此,有必要把element變數設為null.這樣就能夠解除對DOM物件的引用,順利地減少其引用數,確保正常回收其佔用的記憶體.

下面要跟大家介紹下函數表達式。

在JavaScript 程式設計中，函數表達式是一種非常有用的技術。使用函數表達式可以無須對函數命名，從而實現動態程式設計。匿名函數，也稱為拉姆達函數，是一種使用JavaScript 函數的強大方式。以下總結了函數表達式的特徵。

函數表達式不同於函數宣告。函數聲明要求有名字，但函數表達式不需要。沒有名字的函數表達式也叫做匿名函數。

在無法確定如何引用函數的情況下，遞歸函數就會變得比較複雜；遞歸函數應該始終使用arguments.callee 來遞歸地呼叫自身，不要使用函數名稱——函數名稱可能會改變。

當在函數內部定義了其他函數時，就建立了閉包。閉包有權存取包含函數內部的所有變量，原理
如下。

在背景執行環境中，閉包的作用域鏈包含它自己的作用域、包含函數的作用域和全域作用域。通常，函數的作用域及其所有變數都會在函數執行結束後被銷毀。

但是，當函數回傳了一個閉包時，這個函數的作用域將會一直在記憶體中儲存到閉包不存在為止。

使用閉包可以在JavaScript 中模仿區塊級作用域（JavaScript 本身沒有區塊級作用域的概念），重點如下。

建立並立即呼叫一個函數，這樣既可以執行其中的程式碼，又不會在記憶體中留下對該函數的參考。
結果就是函數內部的所有變數都會被立即銷毀－除非將某些變數賦值給了包含作用域（即外部作用域）中的變數。
閉包也可以用於在物件中建立私有變量，相關概念和要點如下。即使JavaScript 中沒有正式的私有物件屬性的概念，但可以使閉包來實作公有方法，而透過公有方法可以存取在包含作用域中定義的變數。
有權存取私有變數的公有方法叫做特權方法。

可以使用建構函式模式、原型模式來實作自訂類型的特權方法，也可以使用模組模式、增強的模組模式來實作單例的特權方法。

JavaScript 中的函數表達式和閉包都是極其有用的特性，利用它們可以實現很多功能。不過，因為建立閉包必須維護額外的作用域，過度使用它們可能會佔用大量記憶體。