ES6 函数的扩展3

箭头函数

基本用法

ES6允许使用“箭头”（=>）定义函数

var f = v => v;

上面的箭头函数等同于：

var f = function(v) {
  return v;
};

如果箭头函数不需要参数或需要多个参数，就使用一个圆括号代表参数部分。

var f = () => 5;
// 等同于
var f = function () { return 5 };  

var sum = (num1, num2) => num1 + num2;
// 等同于
var sum = function(num1, num2) {
  return num1 + num2;
};

如果箭头函数的代码块部分多于一条语句，就要使用大括号将它们括起来，并且使用return语句返回。

var sum = (num1, num2) => { return num1 + num2; }

由于大括号被解释为代码块，所以如果箭头函数直接返回一个对象，必须在对象外面加上括号。

var getTempItem = id => ({ id: id, name: "Temp" });

箭头函数可以与变量解构结合使用。

const full = ({ first, last }) => first + ' ' + last;  

// 等同于
function full(person) {
  return person.first + ' ' + person.last;
}

箭头函数使得表达更加简洁。

const isEven = n => n % 2 == 0;
const square = n => n * n;

上面代码只用了两行，就定义了两个简单的工具函数。如果不用箭头函数，可能就要占用多行，而且还不如现在这样写醒目。

箭头函数的一个用处是简化回调函数。

// 正常函数写法
[1,2,3].map(function (x) {
  return x * x;
});  

// 箭头函数写法
[1,2,3].map(x => x * x);

另一个例子是

// 正常函数写法
var result = values.sort(function (a, b) {
  return a - b;
});  

// 箭头函数写法
var result = values.sort((a, b) => a - b);

下面是rest参数与箭头函数结合的例子。

const numbers = (...nums) => nums;  

numbers(1, 2, 3, 4, 5)
// [1,2,3,4,5]  

const headAndTail = (head, ...tail) => [head, tail];  

headAndTail(1, 2, 3, 4, 5)
// [1,[2,3,4,5]]

使用注意点

箭头函数有几个使用注意点。

（1）函数体内的this对象，就是定义时所在的对象，而不是使用时所在的对象。

（2）不可以当作构造函数，也就是说，不可以使用new命令，否则会抛出一个错误。

（3）不可以使用arguments对象，该对象在函数体内不存在。如果要用，可以用Rest参数代替。

（4）不可以使用yield命令，因此箭头函数不能用作Generator函数。

上面四点中，第一点尤其值得注意。this对象的指向是可变的，但是在箭头函数中，它是固定的。

function foo() {
  setTimeout(() => {
    console.log('id:', this.id);
  }, 100);
}  

var id = 21;  

foo.call({ id: 42 });
// id: 42

上面代码中，setTimeout的参数是一个箭头函数，这个箭头函数的定义生效是在foo函数生成时，而它的真正执行要等到100毫秒后。如果是普通函数，执行时this应该指向全局对象window，这时应该输出21。但是，箭头函数导致this总是指向函数定义生效时所在的对象（本例是{id: 42}），所以输出的是42。

箭头函数可以让setTimeout里面的this，绑定定义时所在的作用域，而不是指向运行时所在的作用域。下面是另一个例子。

function Timer() {
  this.s1 = 0;
  this.s2 = 0;
  // 箭头函数
  setInterval(() => this.s1++, 1000);
  // 普通函数
  setInterval(function () {
    this.s2++;
  }, 1000);
}  

var timer = new Timer();  

setTimeout(() => console.log('s1: ', timer.s1), 3100);
setTimeout(() => console.log('s2: ', timer.s2), 3100);
// s1: 3
// s2: 0

上面代码中，Timer函数内部设置了两个定时器，分别使用了箭头函数和普通函数。前者的this绑定定义时所在的作用域（即Timer函数），后者的this指向运行时所在的作用域（即全局对象）。所以，3100毫秒之后，timer.s1被更新了3次，而timer.s2一次都没更新。

箭头函数可以让this指向固定化，这种特性很有利于封装回调函数。下面是一个例子，DOM事件的回调函数封装在一个对象里面。

ar handler = {
  id: '123456',  

  init: function() {
    document.addEventListener('click',
      event => this.doSomething(event.type), false);
  },  

  doSomething: function(type) {
    console.log('Handling ' + type  + ' for ' + this.id);
  }
};

上面代码的init方法中，使用了箭头函数，这导致这个箭头函数里面的this，总是指向handler对象。否则，回调函数运行时，this.doSomething这一行会报错，因为此时this指向document对象。

this指向的固定化，并不是因为箭头函数内部有绑定this的机制，实际原因是箭头函数根本没有自己的this，导致内部的this就是外层代码块的this。正是因为它没有this，所以也就不能用作构造函数。

所以，箭头函数转成ES5的代码如下。

// ES6
function foo() {
  setTimeout(() => {
    console.log('id:', this.id);
  }, 100);
}  

// ES5
function foo() {
  var _this = this;  

  setTimeout(function () {
    console.log('id:', _this.id);
  }, 100);
}

嵌套的箭头函数

箭头函数内部，还可以再使用箭头函数。下面是一个ES5语法的多重嵌套函数。

function insert(value) {
  return {into: function (array) {
    return {after: function (afterValue) {
      array.splice(array.indexOf(afterValue) + 1, 0, value);
      return array;
    }};
  }};
}  

insert(2).into([1, 3]).after(1); //[1, 2, 3]

上面这个函数，可以使用箭头函数改写

let insert = (value) => ({into: (array) => ({after: (afterValue) => {
  array.splice(array.indexOf(afterValue) + 1, 0, value);
  return array;
}})});  

insert(2).into([1, 3]).after(1); //[1, 2, 3]

下面是一个部署管道机制（pipeline）的例子，即前一个函数的输出是后一个函数的输入。

const pipeline = (...funcs) =>
  val => funcs.reduce((a, b) => b(a), val);  

const plus1 = a => a + 1;
const mult2 = a => a * 2;
const addThenMult = pipeline(plus1, mult2);  

addThenMult(5)
// 12

如果觉得上面的写法可读性比较差，也可以采用下面的写法。

const plus1 = a => a + 1;
const mult2 = a => a * 2;  

mult2(plus1(5))
// 12

尾调用优化

什么是尾调用？

尾调用（Tail Call）是函数式编程的一个重要概念，本身非常简单，一句话就能说清楚，就是指某个函数的最后一步是调用另一个函数。

function f(x){
  return g(x);
}

上面代码中，函数f的最后一步是调用函数g，这就叫尾调用。

以下三种情况，都不属于尾调用。

// 情况一
function f(x){
  let y = g(x);
  return y;
}  

// 情况二
function f(x){
  return g(x) + 1;
}  

// 情况三
function f(x){
  g(x);
}

上面代码中，情况一是调用函数g之后，还有赋值操作，所以不属于尾调用，即使语义完全一样。情况二也属于调用后还有操作，即使写在一行内。情况三等同于下面的代码。

function f(x){
  g(x);
  return undefined;
}

尾调用不一定出现在函数尾部，只要是最后一步操作即可。

function f(x) {
  if (x > 0) {
    return m(x)
  }
  return n(x);
}

面代码中，函数m和n都属于尾调用，因为它们都是函数f的最后一步操作。

尾调用优化

尾调用之所以与其他调用不同，就在于它的特殊的调用位置。

我们知道，函数调用会在内存形成一个“调用记录”，又称“调用帧”（call frame），保存调用位置和内部变量等信息。如果在函数A的内部调用函数B，那么在A的调用帧上方，还会形成一个B的调用帧。等到B运行结束，将结果返回到A，B的调用帧才会消失。如果函数B内部还调用函数C，那就还有一个C的调用帧，以此类推。所有的调用帧，就形成一个“调用栈”（call stack）。

尾调用由于是函数的最后一步操作，所以不需要保留外层函数的调用帧，因为调用位置、内部变量等信息都不会再用到了，只要直接用内层函数的调用帧，取代外层函数的调用帧就可以了。

function f() {
  let m = 1;
  let n = 2;
  return g(m + n);
}
f();  

// 等同于
function f() {
  return g(3);
}
f();  

// 等同于
g(3);

上面代码中，如果函数g不是尾调用，函数f就需要保存内部变量m和n的值、g的调用位置等信息。但由于调用g之后，函数f就结束了，所以执行到最后一步，完全可以删除 f(x) 的调用帧，只保留 g(3) 的调用帧。

这就叫做“尾调用优化”（Tail call optimization），即只保留内层函数的调用帧。如果所有函数都是尾调用，那么完全可以做到每次执行时，调用帧只有一项，这将大大节省内存。这就是“尾调用优化”的意义。

注意，只有不再用到外层函数的内部变量，内层函数的调用帧才会取代外层函数的调用帧，否则就无法进行“尾调用优化”。

function addOne(a){
  var one = 1;
  function inner(b){
    return b + one;
  }
  return inner(a);
}

尾递归

函数调用自身，称为递归。如果尾调用自身，就称为尾递归。

递归非常耗费内存，因为需要同时保存成千上百个调用帧，很容易发生“栈溢出”错误（stack overflow）。但对于尾递归来说，由于只存在一个调用帧，所以永远不会发生“栈溢出”错误。

function factorial(n) {
  if (n === 1) return 1;
  return n * factorial(n - 1);
}  

factorial(5) // 120

上面代码是一个阶乘函数，计算n的阶乘，最多需要保存n个调用记录，复杂度 O(n) 。

如果改写成尾递归，只保留一个调用记录，复杂度 O(1) 。

function factorial(n, total) {
  if (n === 1) return total;
  return factorial(n - 1, n * total);
}  

factorial(5, 1) // 120

还有一个比较著名的例子，就是计算fibonacci 数列，也能充分说明尾递归优化的重要性

如果是非尾递归的fibonacci 递归方法

function Fibonacci (n) {
  if ( n <= 1 ) {return 1};  

  return Fibonacci(n - 1) + Fibonacci(n - 2);
}  

Fibonacci(10); // 89
// Fibonacci(100)
// Fibonacci(500)
// 堆栈溢出了

如果我们使用尾递归优化过的fibonacci 递归算法

function Fibonacci2 (n , ac1 = 1 , ac2 = 1) {
  if( n <= 1 ) {return ac2};  

  return Fibonacci2 (n - 1, ac2, ac1 + ac2);
}  

Fibonacci2(100) // 573147844013817200000
Fibonacci2(1000) // 7.0330367711422765e+208
Fibonacci2(10000) // Infinity

由此可见，“尾调用优化”对递归操作意义重大，所以一些函数式编程语言将其写入了语言规格。ES6也是如此，第一次明确规定，所有ECMAScript的实现，都必须部署“尾调用优化”。这就是说，在ES6中，只要使用尾递归，就不会发生栈溢出，相对节省内存。

递归函数的改写

尾递归的实现，往往需要改写递归函数，确保最后一步只调用自身。做到这一点的方法，就是把所有用到的内部变量改写成函数的参数。比如上面的例子，阶乘函数 factorial 需要用到一个中间变量 total ，那就把这个中间变量改写成函数的参数。这样做的缺点就是不太直观，第一眼很难看出来，为什么计算5的阶乘，需要传入两个参数5和1？

两个方法可以解决这个问题。方法一是在尾递归函数之外，再提供一个正常形式的函数。

function tailFactorial(n, total) {
  if (n === 1) return total;
  return tailFactorial(n - 1, n * total);
}  

function factorial(n) {
  return tailFactorial(n, 1);
}  

factorial(5) // 120

上面代码通过一个正常形式的阶乘函数 factorial ，调用尾递归函数 tailFactorial ，看起来就正常多了。

函数式编程有一个概念，叫做柯里化（currying），意思是将多参数的函数转换成单参数的形式。这里也可以使用柯里化。

function currying(fn, n) {
  return function (m) {
    return fn.call(this, m, n);
  };
}  

function tailFactorial(n, total) {
  if (n === 1) return total;
  return tailFactorial(n - 1, n * total);
}  

const factorial = currying(tailFactorial, 1);  

factorial(5) // 120

上面代码通过柯里化，将尾递归函数 tailFactorial 变为只接受1个参数的 factorial 。

第二种方法就简单多了，就是采用ES6的函数默认值。

function factorial(n, total = 1) {
  if (n === 1) return total;
  return factorial(n - 1, n * total);
}  

factorial(5) // 120

上面代码中，参数 total 有默认值1，所以调用时不用提供这个值。

总结一下，递归本质上是一种循环操作。纯粹的函数式编程语言没有循环操作命令，所有的循环都用递归实现，这就是为什么尾递归对这些语言极其重要。对于其他支持“尾调用优化”的语言（比如Lua，ES6），只需要知道循环可以用递归代替，而一旦使用递归，就最好使用尾递归。

尾递归优化只在严格模式下生效。

函数参数的尾逗号

ES7有一个提案，允许函数的最后一个参数有尾逗号。目前，函数定义和调用时都不允许参数有尾逗号。如果以后要在函数的定义中添加参数，就势必要添加一个逗号。

function f(a1,a2,){}