JavaScript系列之作用域和作用域链

JavaScript系列之作用域和作用域链

在上一篇《JavaScript系列之变量对象》中,我们已经知道一个执行上下文的数据(函数的形参、函数及变量声明)作为属性储存在变量对象中。

此外,我们也知道每次进入上下文时都会创建变量对象并填充初始值,并且值会在代码执行阶段进行更新,现在就对执行上下文做更深一步的了解。

先来回顾一下关于执行上下文的三个阶段生命周期:

本章将专门介绍与执行上下文创建阶段直接相关的另一个细节——作用域链

作用域(Scope)

在介绍作用域链前,有必要先来了解一下被称为作用域(Scope)的特性,那什么是作用域呢?

作用域就是在运行时代码中不同部分中函数和变量的可访问性。可能这句话并不太好理解,我们先来看段代码:

function fn() {
    var inVariable = "inner variable";
    console.log(inVariable); // inner variable
}

fn(); 
console.log(inVariable); // Uncaught ReferenceError: inVariable is not defined

从上面的代码中我们可以很直观地体会作用域的概念,变量inVariable在全局作用域没有声明,所以在全局作用域下直接取值会报错。所以我们可以这样理解:作用域就像一个地头蛇,我的地盘我做主,让属于自己域内的变量不会轻易外泄出去。也就是说作用域最大的用处就是隔离变量,不同作用域下同名变量不会有冲突。这几句话总比前面那句好理解多了吧。

关于JavaScript 中的作用域类型,ES6 之前 JavaScript 并没有块级作用域,只有全局作用域和函数作用域。ES6的到来,为我们提供了‘块级作用域’,可通过新增命令let和const来体现:

  • 全局作用域 — 变量可以随处访问
  • 函数作用域— 变量可以在定义它们的函数的边界内访问
  • 块级作用域—变量可以在定义它们的块中访问,块由 { 和 } 分隔

全局作用域和函数作用域

const global = 'global scoped'

function fn() {
    const global = 'function scoped';
    console.log(global); // function scoped
}

fn();
console.log(global); // global scoped

从上面例子可以看出全局作用域和函数作用域的作用范围,即使全局变量在函数内部分配了不同的值,它也只保留在同一函数的边界内,互相并不影响,我们也不会因使用相同的变量名而出错。再来看个例子加深理解:

const global = 'global scoped'
const anotherGlobal = 'also global scoped'

function fn() {
    const global = 'function scoped'
    console.log(global) // function scoped
    const scoped = 'also function scoped'

    function inner() {
        console.log(scoped); // also function scoped
        console.log(anotherGlobal) // also global scoped
    }

    inner();
}

console.log(global); // global scoped
console.log(anotherGlobal); // also global scoped

fn();
inner(); // Uncaught ReferenceError: inner is not defined

在这里我们可以看到 inner() 函数可以访问在其父函数中声明的变量—fn()。每当我们需要函数内部的变量时,引擎将首先在当前函数作用域内查找它。如果它没有当前函数作用域内找到它,它将继续上升,向上一级查找,直到它找到全局作用域内的变量,如果找不到变量,我们将得到一个ReferenceError。格外注意函数内层作用域可以访问外层作用域的变量,反之则不行

除了上面所讲的最外层函数外面定义的变量拥有全局作用域,全局作用域还有一种特殊的出现场合:就是所有末声明直接赋值的变量将自动声明为拥有全局作用域的变量

function fn() {
    variable = "undeclared variable";
    var inVariable = "inner variable";
}

fn();
console.log(variable); // undeclared variable
console.log(inVariable); // Uncaught ReferenceError: inVariable is not defined

全局作用域有个弊端:如果我们写了很多行 JavaScript 代码,变量定义都没有用函数包括,那么它们就全部都在全局作用域中,这样就会污染全局命名空间,容易引起命名冲突。同时意外的全局变量还会引起内存泄漏,所以在编程时,尽量避免全局变量的使用,以便后期更快地调试。

值得注意的是:块语句(大括号“{}”中间的语句),如 if 和 switch 条件语句或 for 和 while 循环语句,不像函数,它们不会创建一个新的作用域。在块语句中定义的变量将保留在它们已经存在的作用域中。比如:

if (true) {
    // 'if' 条件语句块不会创建一个新的作用域
    var name = 'miqilin'; // name 依然在全局作用域中
}

console.log(name); // miqilin

JS 的初学者经常需要花点时间才能习惯变量提升,而如果不理解这种特有行为,就可能导致bug出现 。正因为如此, ES6 引入了块级作用域,让变量的生命周期更加可控。

块级作用域

在ES6中,我们得到了两个新的变量声明关键字 - let和const。它们和var之间的主要区别在于,使用ES6关键字声明的变量是块作用域,这意味着它们仅在它们定义的代码块中可用。块级作用域在如下情况被创建:

  1. 在一个函数内部
  2. 在一个代码块(由一对花括号包裹)内部

let 声明的语法与 var 的语法一致。你基本上可以用 let 来代替 var 进行变量声明,但会将变量的作用域限制在当前代码块中。块级作用域有以下几个特点:

  • 声明变量不会提升到代码块顶部

let/const创建的变量不会像使用var声明的变量那样被提升到顶部,因此你需要手动将 let/const 声明放置到顶部,以便让变量在整个代码块内部可用。比如:

cosole.log(name); // Uncaught ReferenceError: cosole is not defined
const name = "miqilin";

所以确保代码没有引用错误的一种方法是确保只使用let和const进行变量声明。

  • 禁止重复声明

如果一个标识符已经在代码块内部被定义,那么在此代码块内使用同一个标识符再进行 let 声明就会抛出错误。比如:

var count = 10;
let count = 20; // Uncaught SyntaxError: Identifier 'count' has already been declared

上面例子中count 变量被前后声明了两次:第一次使用 var ,另一次使用 let 。因为 let 不能在同一作用域内重复声明一个已有标识符,此处的 let 声明就会抛出错误。但如果在嵌套的作用域内使用 let 声明一个同名的新变量,则不会抛出错误:

var count = 10;
// 不会抛出错误
if (condition) {
let count = 20;
// 其他代码
}
  • 循环中的绑定块作用域的妙用

开发者可能最希望实现for循环的块级作用域了,因为可以把声明的计数器变量限制在循环内,比如:

for (let i = 0; i < 10; i++) {
  // ...
}
console.log(i);
// ReferenceError: i is not defined

上面代码中,因为用let声明计数器i,只在for循环体内有效,所以在循环体外引用就会报错。

var a = [];
for (var i = 0; i < 10; i++) {
  a[i] = function () {
    console.log(i);
  };
}
a[6](); // 10

上面代码中,变量i是var命令声明的,在全局范围内都有效,所以全局只有一个变量i。每一次循环,变量i的值都会发生改变,而循环内被赋给数组a的函数内部的console.log(i),里面的i指向的就是全局的i。也就是说,所有数组a的成员里面的i,指向的都是同一个i,导致运行时输出的是最后一轮的i的值,也就是 10。

如果换使用let,声明的变量仅在块级作用域内有效,最后输出的是 6。

var a = [];
for (let i = 0; i < 10; i++) {
  a[i] = function () {
    console.log(i);
  };
}
a[6](); // 6

上面代码中,变量i是let声明的,当前的i只在本轮循环有效,所以每一次循环的i其实都是一个新的变量,所以最后输出的是6。你可能会问,如果每一轮循环的变量i都是重新声明的,那它怎么知道上一轮循环的值,从而计算出本轮循环的值?这是因为 JavaScript 引擎内部会记住上一轮循环的值,初始化本轮的变量i时,就在上一轮循环的基础上进行计算。

另外,for循环还有一个特别之处,就是设置循环变量的那部分是一个父作用域,而循环体内部是一个单独的子作用域。

for (let i = 0; i < 5; i++) {
  let i = 'abc';
  console.log(i);
}
// abc
// abc
// abc
// abc
// abc

上面代码正确运行,输出了 5 次abc。这表明函数内部的变量i与循环变量i不在同一个作用域,有各自单独的作用域。

作用域链(Scope Chain)

上面用一大篇幅来讲解作用域,其实在里面就有涉及到作用域链的知识了。简单的来说,当查找变量的时候,会先从当前上下文的变量对象中查找,如果没有找到,就会从父级(词法层面上的父级)执行上下文的变量对象中查找,一直找到全局上下文的变量对象,也就是全局对象。这样由多个执行上下文的变量对象构成的链表就叫做作用域链。看下面一个例子:

function a() {
    
    function b() {
        console.log(myVar);
    }

    var myVar = 2;
    b();
}

var myVar = 1;
a(); // 2
b(); // Uncaught ReferenceError: b is not defined

最后加以执行a()和b(),这时候我们会发现两件事:

1. 执行a()会得到2的结果:之所以会有这样的结果,是因为当我们执行function a里面的function b时,因为在function b里面它找不到myVar这个变量,因此它开始往它的外层去搜寻,而这时候它的父级作用域是function a,在function a里面它便找到了myVar = 2,因此它就不再往外部环境 (myVar = 1)去找了,直接返回了2这样的结果。

2.b()会得到b is not defined的结果:之所以b会是not defined(记得是not defined不是undefined哦!),是因为这时候在最外层的全局上下文(global execution context)中,找不到function b。

而从b() --> a() --> global execution context这样的链,就称为作用域链(Scope Chain):

如果我们把function a里面对于myVar的声明拿掉的话,它才会继续往外层搜寻myVar,直到找到全局作用域中的声明myVar = 1,这时候才会返回1的结果。

function a() {
    
    function b() {
        console.log(myVar);
    }

    //var myVar = 2;
    b();
}

var myVar = 1;
a(); // 1

如果我们更进一步的把全局作用域中,对于myVar的声明也拿掉,那么现在在全局作用域中也找不到myVar这个变量了,也就是说,在这整个作用域链中都找不到myVar,因此可想而知,最后的结果是not defined。

function a() {
    
    function b() {
        console.log(myVar);
    }

    //var myVar = 2;
    b();
}

//var myVar = 1;
a(); // Uncaught ReferenceError: myVar is not defined

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编辑于 2019-06-28

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