JavaScript系列----函数(Function)篇(4)

1.什么是函数？

在W3C中函数的定义是这么说的：函数是由事件驱动的或者当它被调用时执行的可重复使用的代码块。

  诚然，从这种抽象的定义中我们得不到什么有价值的东西。下面，举例来列举出函数的几种定义方式：

function add(num1, num2) {
  return num1 + num2;
}
var add = function (num1, num2) {
  return num1 + num2;
}//这是比较常见的两种

//下面两种比较少见
var add=new Function("num1","num2","return num1+num2");
var add=Function("num1","num2","return num1+num2");

　　上面四种写法均是创建一个函数正确的语法。但是，常见的一般是前两种。因为相比于前两种，后两种存在着一些缺陷。

1. 后两种比较繁琐不直观。这点从上面的例子中可以看出。
2. 后两种存在着一些致命的缺陷。这种函数的创建方式，不能维持一个属于函数的作用域链，在任何时候下(new)Function的创建的函数，都相当于在全局作用域下创建的函 数。以下例子就可以证明这一点。

   var x = 1;
   var add = (function () {
     var x = 100;
     return function (num) {
       return num + x;
     }
   }());
   console.log(add(0));//100

   var x = 1;
   var add = (function () {
     var x = 100;
     return new Function('num1', 'return num1+x');
   }());
   console.log(add(0));//1

   也就是说，后两种方式创建的函数，不能组成完整的函数作用域链（后面会讲到），也就不可能有所谓的闭包之说。

3. 后两种的运行效率太低。
    首先，JS对字符串的解析算不上效率很高，而（new）Function均存在着大量的字符串。
    其次，JS的解释器，对于用function(){}，这种形式的函数，都有一定形式的优化。比如下面这样

   var array = [
   ];
   for (var i = 0; i < 1000; i++) {
   array[i] = function () {
   return 'undefined';
   }
   }//第一种

   var array = [
   ];
   for (var i = 0; i < 1000; i++) {
   array[i] = new Function("return undefined");
   }//第二种，

这两种方式在运行效率上存在着很大的差距。对于，第一种只需要执行一次function(){}，其他的999次都是赋值，而后一种要执行一千遍的函数创建并赋值。

　　　正是因为前面的三种原因，才使得function(){}这种方式比较流行。

　另外，你可能也见过下面的这种，但是这种形式只是一种变体。

var add = new function () {
  return 1 + 2;
};
console.log(typeof add);//object
var result = add.constructor();/*调用时必须采用这种调用方式*/
console.log(result);//3

这种形式，new function（）创建的实质上是利用一个匿名函数创建一个对象。这个对象的一个constructor属性正好指向其构造函数，也就是这个匿名函数。所以实际上这是一种丑陋的写法。

　　 到这里，我们也就只是叙述了一下，定义函数的几种方式。通过比较，我们知道前两种比较实用，但是即使这样，第一种和第二中的定义方式也存在着巨大的不同。下一小节，我们接着讲这两种方      式存在的差异。

2.函数声明和函数表达式

　　函数声明:

　　function 函数名称 (参数：可选){ 函数体 }

　　函数表达式：

　　function 函数名称（可选）(参数：可选){ 函数体 }

所以，可以看出，如果不声明函数名称，它肯定是表达式，可如果声明了函数名称的话，如何判断是函数声明还是函数表达式呢？ECMAScript是通 过上下文来区分的，如果function foo(){}是作为赋值表达式的一部分的话，那它就是一个函数表达式，如果function foo(){}被包含在一个函数体内，或者位于程序的最顶部的话，那它就是一个函数声明。

　　所以，我们可以看出，在第一部分的前两种创建函数的方式分别为函数声明和函数表达式。

function add(num1, num2) {
  return num1 + num2;
}//函数声明
var add = function (num1, num2) {
  return num1 + num2;
}//函数表达式

　　另外，还有一些比较容易和函数声明混淆的函数表达式。　

(function add(num1, num2) {
  return num1 + num2;
});//函数表达式

var add = function foo(num1, num2) {
  return num1 + num2;
}//函数表达式

　　()在JS语言规则中是一个分组操作符，根据W3C标准分组操作符里面的会默认为是表达式。

　　而下面一种则比较有意思，赋值表达式的左边是一个函数，关于这点不同的解析器对此的处理不同，有的认为这是函数声明，有的认为这是一个函数表达式，不同的解析器对此的处理各不相同。

但是目前在主流浏览器上默认的是函数表达式，而且foo作为函数标识符，只在其函数内部能被识别。看下面的例题：

var add=function foo(n){
  if(n==1)return 1;
  else return n+foo(n-1);
};

console.log(add(3));//6
console.log(foo(3));//error, foo is not defined

　　那么函数声明和函数表达式有什么区别呢？

　　 回答这些问题，就涉及到函数被调用时的情况了。

3.函数的执行环境和作用域　　　

　　我们都知道，函数运行时是运行在新开辟的栈里的。那么函数在运行时,代码的执行环境是什么样的呢？

　　函数被调用时发生了什么？　

function add(num1, num2) {
  var num3 = 300;
  return num1 + num2 + num3;
}
var result = add(100, 200);
console.log(result);

这一段代码在执行到第5行的时候会调用我们声明的add函数，add函数在被调用时会做以下处理：

1.add函数形参的声明并赋值。

2.add函数内函数的声明(若函数变量与函数形参的变量同名，则函数声明会覆盖形参声明)。

3.add函数内变量的声明。----->函数按顺序执行。

下面的几个例子可以证明：

例题一：函数内的函数的声明会覆盖函数形参的声明。

function add(num1, num2) {

  console.log(typeof num1);//function
  function num1() {}
} 

var result = add(100, 200);

例题二：函数内变量的声明不会覆盖形参的声明和函数内函数的声明

function add(num1, num2) {
  console.log(typeof num1);//number
   var num1="23";

}
var result = add(100, 200);

补充：

　　 所谓变量的声明都是类似 var x, y; 这种情况。而var x=1;

　　其实是 var x ; x=1;分两步执行。

　　变量声明总是这样： var  x；

函数的执行环境：

　 由上述我们知道，函数执行的时候开辟一个新的栈，而栈内保存着函数内部声明的变量，变量的值在函数代码运行之前按照刚才所讨论的三步赋值。也就是说，当一个函数被调用时，在代码运行之前其栈中已经存在着函数运行时所需的所有的变量。这些变量加一起则构成函数的执行环境。

如果解释器真的把函数内部所有的声明都放在栈中的话，那么解释器在开辟栈的时候就应该可以确定所开辟栈空间的大小。但是如果栈空间大小确定以后，有以下几个问题就需要解决了：

• 变量的类型在运行时被改变。此时栈空间的大小需要不断调整。
• 每个函数在声明的时候会维持一个属于自己的作用域链，如果作用域链上的变量所占用的空间大小改变的话，需要对整个作用域链上的栈调整。
• 需要针对这种结构重写垃圾回收机制（标记--清理不适用了）。

改进：引进函数变量

当函数被调用的时候，并非将变量的声明保存在栈中，而是保存在一个对象中。而将这个对象的引用保存在栈中。而这个对象存储在堆中，具体的工作原理如下：　

function add(num1, num2) {
  var num3 = 300;
  return num1 + num2 + num3;
}
var result = add(100, 200);

当函数被调用时(未执行之前)，解释器创建一个addReference对象：

addReference={

　　num1:100；

　　num2:200;

　　num3:undefined;

};

addReference对象的引用被压入栈中，而对象本身则存在于堆中。

补充：

 函数在运行时，栈中还保存着返回值以及this指针。在函数执行完毕退出时，会清空栈，若存在对此函数变量引用的函数，则将此函数变量加入引用函数的作用域链上，否则过一段时间，若垃圾回收机制为未发现有此函数变量的引用，则将该函数变量删除。

改进后：

• 栈空间大小确定： 函数运行之前，栈所需要的空间已经能被确定。只存在三个元素： this指针，函数变量的引用，返回值。（返回值也保存在一个变量中，由解释器管理）
• 函数在运行时，若创建一个新的函数。则只需要将函数变量对象加入新函数的作用域链上即可。
• 只需要根据此函数变量的引用计数是否为0就可以管理内存，而不需要重写垃圾回收机制。

4.函数的作用域链　

在第三部分我们讨论出，函数的作用域上保存的都是函数变量。下面我们通过这个例子来说明这种现象。

 var fun;
 (function fun1() {
   var x = 1;
   (function fun2() {
     var y = 2;
     fun = function () {
       return x + y;
     }
   }());
 }())

 var result=fun();
 console.log(result)//

根据上例，我们来一步步分析函数执行时都发生了什么？

1. 在全局作用域中的变量对象。

   globalReference = {
   　 .....//以前存在的对象 比如 Object，Math，Date之类
     fun: undefined;
     result: undefined;
   }

2. 当函数运行至第二行时,fun1的变量对象

   fun1Reference = {
     x: undefined;
   }
   
   //执行至第4行的时候，
   fun1Reference = {
    x: 1;
    }
   //fun1的作用域链： globalReference

3. 当函数运行至第四行时,fun2的变量对象

   fun2Reference = {
     y: undefined;
   }
   

   //执行至第5行的时候，
   fun2Reference = {
    y: 2;
    }

   //fun1的作用域链： globalReference--->fun1Reference

4. 当函数运行至第6行时,fun的作用域链

   //fun的作用域链： globalReference--->fun1Reference--->fun2Reference

5. fun2执行完毕退栈--->fun1执行完毕退栈。
6. 当函数运行至第12行时,fun被调用。

                       globalReference = {
                                   |       .......
                                   |      fun: undefined;
                                   |       result: undefined;
                                   |        }
                                   fun1Reference ={x:1;}
                                       |
                                       |
                                       |
                                       |
                                       fun2Reference={y:2}
                                                   |
                                                   |
                                                   |
                                                   |
                                                   funReference:{};

7. fun执行完毕，result=6;13行，输出结果。

上述，我们已经模拟一遍函数的执行时的过程。下面我们来介绍一下全局作用域对象。

 首先，先明确一点，全局作用域也是一个变量对象。

globalReference = {
  Object:内置的对象构造函数对象;
  Array:内置的数组构造函数对象;
  Function:内置的函数构造函数对象;
  Math:内置的Math对象;
  Date：内置的日期构造函数对象;
  .......;
  window:globalReference
}

 window对象保持这对全局对象的引用。
　　补充：在控制台下执行的代码都是在eval()函数中执行的，这个函数能够使用并且能改变当前函数所在的执行环境。

5.变量和属性的区别　

1、变量：可以被改变的量。只有前面加var(非函数)的才能称为变量。函数变量有自己独特的变量声明方式。　　　

var x = 1,y = 2;
var z = 3;
//类似上面这种才是变量

xxx=1;//这样的不是变量，下面会讲到这种形式

2、属性：一个对象内的变量。

var object={
　　x:1,
　　y:2,
　　z:3
}; //x,y,z均为属性。

上面的两种都很容易区分，但是下面这种又该如何解释呢？

rest=1;//rest是属性还是变量？

这句话一般是在函数执行时候，经常性遇到,这样写有很大的弊端。

1. 查找较慢。rest前面没有var，则肯定不是变量。那么，在执行的时候就会沿作用域链一直向上查找，直至到全局作用域中的变量对象。此时未找到，则根据规则将其作为全局作用域变量对象的属性。

　　2.改变了全局作用域变量对象。一般来说，我们在执行代码的时候应该尽量避免改变全局作用域对象。

　　　也就是说，如果我们使用一个前面没有加var的“变量”，则在执行期间，会将该“变量”当做全局作用域变量的属性。

3、变量和属性的区别：

• 属性(配置为可删除的情况下)可以通过其所在的对象被删除。

　　比如：

var object={
x:1
}
delete object.x; //true
y=2;
delete window.y(或者delete y);//true 

• 变量在声明的时候会被作为函数变量的属性。原则上也是可以被删除，但是因为我们不能得到函数变量这个对象（window是一个特例），所以在实际操作中，也就导致不可能被删除。
• 变量一般是针对声明时期，而属性一般针对执行时期。两者在本质上，意义就不一样。　
• 查找普通对象的属性，如果未找到不会抛出错误。但是，查找变量对象的属性，如果未找到则会抛出错误。　

  var object = {
  };
  console.log(object.z);//undefined,-----在普通变量中查找
  console.log(window.v);//undefined -----在普通变量中查找
  console.log(z);//error;           -----在作用域链上的变量对象中查找，未找到则报错。