函数的扩展 修改教程

函数参数的默认值

基本用法

在ES6之前,不能直接为函数的参数指定默认值,只能采用变通的方法。

function log(x, y) {
  y = y || 'World';
  console.log(x, y);
}

log('Hello') // Hello World
log('Hello', 'China') // Hello China
log('Hello', '') // Hello World

上面代码检查函数log的参数y有没有赋值,如果没有,则指定默认值为World。这种写法的缺点在于,如果参数y赋值了,但是对应的布尔值为false,则该赋值不起作用。就像上面代码的最后一行,参数y等于空字符,结果被改为默认值。

为了避免这个问题,通常需要先判断一下参数y是否被赋值,如果没有,再等于默认值。

if (typeof y === 'undefined') {
  y = 'World';
}

ES6 允许为函数的参数设置默认值,即直接写在参数定义的后面。

function log(x, y = 'World') {
  console.log(x, y);
}

log('Hello') // Hello World
log('Hello', 'China') // Hello China
log('Hello', '') // Hello

可以看到,ES6 的写法比 ES5 简洁许多,而且非常自然。下面是另一个例子。

function Point(x = 0, y = 0) {
  this.x = x;
  this.y = y;
}

var p = new Point();
p // { x: 0, y: 0 }

除了简洁,ES6 的写法还有两个好处:首先,阅读代码的人,可以立刻意识到哪些参数是可以省略的,不用查看函数体或文档;其次,有利于将来的代码优化,即使未来的版本在对外接口中,彻底拿掉这个参数,也不会导致以前的代码无法运行。

参数变量是默认声明的,所以不能用letconst再次声明。

function foo(x = 5) {
  let x = 1; // error
  const x = 2; // error
}

上面代码中,参数变量x是默认声明的,在函数体中,不能用letconst再次声明,否则会报错。

使用参数默认值时,函数不能有同名参数。

function foo(x, x, y = 1) {
  // ...
}
// SyntaxError: Duplicate parameter name not allowed in this context

另外,一个容易忽略的地方是,如果参数默认值是变量,那么参数就不是传值的,而是每次都重新计算默认值表达式的值。也就是说,参数默认值是惰性求值的。

let x = 99;
function foo(p = x + 1) {
  console.log(p);
}

foo() // 100

x = 100;
foo() // 101

上面代码中,参数p的默认值是x + 1。这时,每次调用函数foo,都会重新计算x + 1,而不是默认p等于 100。

与解构赋值默认值结合使用

参数默认值可以与解构赋值的默认值,结合起来使用。

function foo({x, y = 5}) {
  console.log(x, y);
}

foo({}) // undefined, 5
foo({x: 1}) // 1, 5
foo({x: 1, y: 2}) // 1, 2
foo() // TypeError: Cannot read property 'x' of undefined

上面代码使用了对象的解构赋值默认值,而没有使用函数参数的默认值。只有当函数foo的参数是一个对象时,变量xy才会通过解构赋值而生成。如果函数foo调用时参数不是对象,变量xy就不会生成,从而报错。如果参数对象没有y属性,y的默认值5才会生效。

下面是另一个对象的解构赋值默认值的例子。

function fetch(url, { body = '', method = 'GET', headers = {} }) {
  console.log(method);
}

fetch('http://example.com', {})
// "GET"

fetch('http://example.com')
// 报错

上面代码中,如果函数fetch的第二个参数是一个对象,就可以为它的三个属性设置默认值。

上面的写法不能省略第二个参数,如果结合函数参数的默认值,就可以省略第二个参数。这时,就出现了双重默认值。

function fetch(url, { method = 'GET' } = {}) {
  console.log(method);
}

fetch('http://example.com')
// "GET"

上面代码中,函数fetch没有第二个参数时,函数参数的默认值就会生效,然后才是解构赋值的默认值生效,变量method才会取到默认值GET

再请问下面两种写法有什么差别?

// 写法一
function m1({x = 0, y = 0} = {}) {
  return [x, y];
}

// 写法二
function m2({x, y} = { x: 0, y: 0 }) {
  return [x, y];
}

上面两种写法都对函数的参数设定了默认值,区别是写法一函数参数的默认值是空对象,但是设置了对象解构赋值的默认值;写法二函数参数的默认值是一个有具体属性的对象,但是没有设置对象解构赋值的默认值。

// 函数没有参数的情况
m1() // [0, 0]
m2() // [0, 0]

// x和y都有值的情况
m1({x: 3, y: 8}) // [3, 8]
m2({x: 3, y: 8}) // [3, 8]

// x有值,y无值的情况
m1({x: 3}) // [3, 0]
m2({x: 3}) // [3, undefined]

// x和y都无值的情况
m1({}) // [0, 0];
m2({}) // [undefined, undefined]

m1({z: 3}) // [0, 0]
m2({z: 3}) // [undefined, undefined]

参数默认值的位置

通常情况下,定义了默认值的参数,应该是函数的尾参数。因为这样比较容易看出来,到底省略了哪些参数。如果非尾部的参数设置默认值,实际上这个参数是没法省略的。

// 例一
function f(x = 1, y) {
  return [x, y];
}

f() // [1, undefined]
f(2) // [2, undefined])
f(, 1) // 报错
f(undefined, 1) // [1, 1]

// 例二
function f(x, y = 5, z) {
  return [x, y, z];
}

f() // [undefined, 5, undefined]
f(1) // [1, 5, undefined]
f(1, ,2) // 报错
f(1, undefined, 2) // [1, 5, 2]

上面代码中,有默认值的参数都不是尾参数。这时,无法只省略该参数,而不省略它后面的参数,除非显式输入undefined

如果传入undefined,将触发该参数等于默认值,null则没有这个效果。

function foo(x = 5, y = 6) {
  console.log(x, y);
}

foo(undefined, null)
// 5 null

上面代码中,x参数对应undefined,结果触发了默认值,y参数等于null,就没有触发默认值。

函数的 length 属性

指定了默认值以后,函数的length属性,将返回没有指定默认值的参数个数。也就是说,指定了默认值后,length属性将失真。

(function (a) {}).length // 1
(function (a = 5) {}).length // 0
(function (a, b, c = 5) {}).length // 2

上面代码中,length属性的返回值,等于函数的参数个数减去指定了默认值的参数个数。比如,上面最后一个函数,定义了3个参数,其中有一个参数c指定了默认值,因此length属性等于3减去1,最后得到2

这是因为length属性的含义是,该函数预期传入的参数个数。某个参数指定默认值以后,预期传入的参数个数就不包括这个参数了。同理,rest参数也不会计入length属性。

(function(...args) {}).length // 0

如果设置了默认值的参数不是尾参数,那么length属性也不再计入后面的参数了。

(function (a = 0, b, c) {}).length // 0
(function (a, b = 1, c) {}).length // 1

作用域

一旦设置了参数的默认值,函数进行声明初始化时,参数会形成一个单独的作用域(context)。等到初始化结束,这个作用域就会消失。这种语法行为,在不设置参数默认值时,是不会出现的。

var x = 1;

function f(x, y = x) {
  console.log(y);
}

f(2) // 2

上面代码中,参数y的默认值等于变量x。调用函数f时,参数形成一个单独的作用域。在这个作用域里面,默认值变量x指向第一个参数x,而不是全局变量x,所以输出是2

再看下面的例子。

let x = 1;

function f(y = x) {
  let x = 2;
  console.log(y);
}

f() // 1

上面代码中,函数f调用时,参数y = x形成一个单独的作用域。这个作用域里面,变量x本身没有定义,所以指向外层的全局变量x。函数调用时,函数体内部的局部变量x影响不到默认值变量x

如果此时,全局变量x不存在,就会报错。

function f(y = x) {
  let x = 2;
  console.log(y);
}

f() // ReferenceError: x is not defined

下面这样写,也会报错。

var x = 1;

function foo(x = x) {
  // ...
}

foo() // ReferenceError: x is not defined

上面代码中,参数x = x形成一个单独作用域。实际执行的是let x = x,由于暂时性死区的原因,这行代码会报错”x 未定义“。

如果参数的默认值是一个函数,该函数的作用域也遵守这个规则。请看下面的例子。

let foo = 'outer';

function bar(func = x => foo) {
  let foo = 'inner';
  console.log(func()); // outer
}

bar();

上面代码中,函数bar的参数func的默认值是一个匿名函数,返回值为变量foo。函数参数形成的单独作用域里面,并没有定义变量foo,所以foo指向外层的全局变量foo,因此输出outer

如果写成下面这样,就会报错。

function bar(func = () => foo) {
  let foo = 'inner';
  console.log(func());
}

bar() // ReferenceError: foo is not defined

上面代码中,匿名函数里面的foo指向函数外层,但是函数外层并没有声明变量foo,所以就报错了。

下面是一个更复杂的例子。

var x = 1;
function foo(x, y = function() { x = 2; }) {
  var x = 3;
  y();
  console.log(x);
}

foo() // 3
x // 1

上面代码中,函数foo的参数形成一个单独作用域。这个作用域里面,首先声明了变量x,然后声明了变量yy的默认值是一个匿名函数。这个匿名函数内部的变量x,指向同一个作用域的第一个参数x。函数foo内部又声明了一个内部变量x,该变量与第一个参数x由于不是同一个作用域,所以不是同一个变量,因此执行y后,内部变量x和外部全局变量x的值都没变。

如果将var x = 3var去除,函数foo的内部变量x就指向第一个参数x,与匿名函数内部的x是一致的,所以最后输出的就是2,而外层的全局变量x依然不受影响。

var x = 1;
function foo(x, y = function() { x = 2; }) {
  x = 3;
  y();
  console.log(x);
}

foo() // 2
x // 1

应用

利用参数默认值,可以指定某一个参数不得省略,如果省略就抛出一个错误。

function throwIfMissing() {
  throw new Error('Missing parameter');
}

function foo(mustBeProvided = throwIfMissing()) {
  return mustBeProvided;
}

foo()
// Error: Missing parameter

上面代码的foo函数,如果调用的时候没有参数,就会调用默认值throwIfMissing函数,从而抛出一个错误。

从上面代码还可以看到,参数mustBeProvided的默认值等于throwIfMissing函数的运行结果(即函数名之后有一对圆括号),这表明参数的默认值不是在定义时执行,而是在运行时执行(即如果参数已经赋值,默认值中的函数就不会运行),这与 Python 语言不一样。

另外,可以将参数默认值设为undefined,表明这个参数是可以省略的。

function foo(optional = undefined) { ··· }

rest参数

ES6 引入 rest 参数(形式为“...变量名”),用于获取函数的多余参数,这样就不需要使用arguments对象了。rest 参数搭配的变量是一个数组,该变量将多余的参数放入数组中。

function add(...values) {
  let sum = 0;

  for (var val of values) {
    sum += val;
  }

  return sum;
}

add(2, 5, 3) // 10

上面代码的add函数是一个求和函数,利用 rest 参数,可以向该函数传入任意数目的参数。

下面是一个 rest 参数代替arguments变量的例子。

// arguments变量的写法
function sortNumbers() {
  return Array.prototype.slice.call(arguments).sort();
}

// rest参数的写法
const sortNumbers = (...numbers) => numbers.sort();

上面代码的两种写法,比较后可以发现,rest 参数的写法更自然也更简洁。

rest 参数中的变量代表一个数组,所以数组特有的方法都可以用于这个变量。下面是一个利用 rest 参数改写数组push方法的例子。

function push(array, ...items) {
  items.forEach(function(item) {
    array.push(item);
    console.log(item);
  });
}

var a = [];
push(a, 1, 2, 3)

注意,rest 参数之后不能再有其他参数(即只能是最后一个参数),否则会报错。

// 报错
function f(a, ...b, c) {
  // ...
}

函数的length属性,不包括 rest 参数。

(function(a) {}).length  // 1
(function(...a) {}).length  // 0
(function(a, ...b) {}).length  // 1

扩展运算符

含义

扩展运算符(spread)是三个点(...)。它好比 rest 参数的逆运算,将一个数组转为用逗号分隔的参数序列。

console.log(...[1, 2, 3])
// 1 2 3

console.log(1, ...[2, 3, 4], 5)
// 1 2 3 4 5

[...document.querySelectorAll('div')]
// [<div>, <div>, <div>]

该运算符主要用于函数调用。

function push(array, ...items) {
  array.push(...items);
}

function add(x, y) {
  return x + y;
}

var numbers = [4, 38];
add(...numbers) // 42

上面代码中,array.push(...items)add(...numbers)这两行,都是函数的调用,它们的都使用了扩展运算符。该运算符将一个数组,变为参数序列。

扩展运算符与正常的函数参数可以结合使用,非常灵活。

function f(v, w, x, y, z) { }
var args = [0, 1];
f(-1, ...args, 2, ...[3]);

替代数组的apply方法

由于扩展运算符可以展开数组,所以不再需要apply方法,将数组转为函数的参数了。

// ES5的写法
function f(x, y, z) {
  // ...
}
var args = [0, 1, 2];
f.apply(null, args);

// ES6的写法
function f(x, y, z) {
  // ...
}
var args = [0, 1, 2];
f(...args);

下面是扩展运算符取代apply方法的一个实际的例子,应用Math.max方法,简化求出一个数组最大元素的写法。

// ES5的写法
Math.max.apply(null, [14, 3, 77])

// ES6的写法
Math.max(...[14, 3, 77])

// 等同于
Math.max(14, 3, 77);

上面代码表示,由于JavaScript不提供求数组最大元素的函数,所以只能套用Math.max函数,将数组转为一个参数序列,然后求最大值。有了扩展运算符以后,就可以直接用Math.max了。

另一个例子是通过push函数,将一个数组添加到另一个数组的尾部。

// ES5的写法
var arr1 = [0, 1, 2];
var arr2 = [3, 4, 5];
Array.prototype.push.apply(arr1, arr2);

// ES6的写法
var arr1 = [0, 1, 2];
var arr2 = [3, 4, 5];
arr1.push(...arr2);

上面代码的ES5写法中,push方法的参数不能是数组,所以只好通过apply方法变通使用push方法。有了扩展运算符,就可以直接将数组传入push方法。

下面是另外一个例子。

// ES5
new (Date.bind.apply(Date, [null, 2015, 1, 1]))
// ES6
new Date(...[2015, 1, 1]);

扩展运算符的应用

(1)合并数组

扩展运算符提供了数组合并的新写法。

// ES5
[1, 2].concat(more)
// ES6
[1, 2, ...more]

var arr1 = ['a', 'b'];
var arr2 = ['c'];
var arr3 = ['d', 'e'];

// ES5的合并数组
arr1.concat(arr2, arr3);
// [ 'a', 'b', 'c', 'd', 'e' ]

// ES6的合并数组
[...arr1, ...arr2, ...arr3]
// [ 'a', 'b', 'c', 'd', 'e' ]

(2)与解构赋值结合

扩展运算符可以与解构赋值结合起来,用于生成数组。

// ES5
a = list[0], rest = list.slice(1)
// ES6
[a, ...rest] = list

下面是另外一些例子。

const [first, ...rest] = [1, 2, 3, 4, 5];
first // 1
rest  // [2, 3, 4, 5]

const [first, ...rest] = [];
first // undefined
rest  // []:

const [first, ...rest] = ["foo"];
first  // "foo"
rest   // []

如果将扩展运算符用于数组赋值,只能放在参数的最后一位,否则会报错。

const [...butLast, last] = [1, 2, 3, 4, 5];
// 报错

const [first, ...middle, last] = [1, 2, 3, 4, 5];
// 报错

(3)函数的返回值

JavaScript的函数只能返回一个值,如果需要返回多个值,只能返回数组或对象。扩展运算符提供了解决这个问题的一种变通方法。

var dateFields = readDateFields(database);
var d = new Date(...dateFields);

上面代码从数据库取出一行数据,通过扩展运算符,直接将其传入构造函数Date

(4)字符串

扩展运算符还可以将字符串转为真正的数组。

[...'hello']
// [ "h", "e", "l", "l", "o" ]

上面的写法,有一个重要的好处,那就是能够正确识别32位的Unicode字符。

'x\uD83D\uDE80y'.length // 4
[...'x\uD83D\uDE80y'].length // 3

上面代码的第一种写法,JavaScript会将32位Unicode字符,识别为2个字符,采用扩展运算符就没有这个问题。因此,正确返回字符串长度的函数,可以像下面这样写。

function length(str) {
  return [...str].length;
}

length('x\uD83D\uDE80y') // 3

凡是涉及到操作32位Unicode字符的函数,都有这个问题。因此,最好都用扩展运算符改写。

let str = 'x\uD83D\uDE80y';

str.split('').reverse().join('')
// 'y\uDE80\uD83Dx'

[...str].reverse().join('')
// 'y\uD83D\uDE80x'

上面代码中,如果不用扩展运算符,字符串的reverse操作就不正确。

(5)实现了Iterator接口的对象

任何Iterator接口的对象,都可以用扩展运算符转为真正的数组。

var nodeList = document.querySelectorAll('div');
var array = [...nodeList];

上面代码中,querySelectorAll方法返回的是一个nodeList对象。它不是数组,而是一个类似数组的对象。这时,扩展运算符可以将其转为真正的数组,原因就在于NodeList对象实现了Iterator接口。

对于那些没有部署Iterator接口的类似数组的对象,扩展运算符就无法将其转为真正的数组。

let arrayLike = {
  '0': 'a',
  '1': 'b',
  '2': 'c',
  length: 3
};

// TypeError: Cannot spread non-iterable object.
let arr = [...arrayLike];

上面代码中,arrayLike是一个类似数组的对象,但是没有部署Iterator接口,扩展运算符就会报错。这时,可以改为使用Array.from方法将arrayLike转为真正的数组。

(6)Map和Set结构,Generator函数

扩展运算符内部调用的是数据结构的Iterator接口,因此只要具有Iterator接口的对象,都可以使用扩展运算符,比如Map结构。

let map = new Map([
  [1, 'one'],
  [2, 'two'],
  [3, 'three'],
]);

let arr = [...map.keys()]; // [1, 2, 3]

Generator函数运行后,返回一个遍历器对象,因此也可以使用扩展运算符。

var go = function*(){
  yield 1;
  yield 2;
  yield 3;
};

[...go()] // [1, 2, 3]

上面代码中,变量go是一个Generator函数,执行后返回的是一个遍历器对象,对这个遍历器对象执行扩展运算符,就会将内部遍历得到的值,转为一个数组。

如果对没有iterator接口的对象,使用扩展运算符,将会报错。

var obj = {a: 1, b: 2};
let arr = [...obj]; // TypeError: Cannot spread non-iterable object

严格模式

从ES5开始,函数内部可以设定为严格模式。

function doSomething(a, b) {
  'use strict';
  // code
}

《ECMAScript 2016标准》做了一点修改,规定只要函数参数使用了默认值、解构赋值、或者扩展运算符,那么函数内部就不能显式设定为严格模式,否则会报错。

// 报错
function doSomething(a, b = a) {
  'use strict';
  // code
}

// 报错
const doSomething = function ({a, b}) {
  'use strict';
  // code
};

// 报错
const doSomething = (...a) => {
  'use strict';
  // code
};

const obj = {
  // 报错
  doSomething({a, b}) {
    'use strict';
    // code
  }
};

这样规定的原因是,函数内部的严格模式,同时适用于函数体代码和函数参数代码。但是,函数执行的时候,先执行函数参数代码,然后再执行函数体代码。这样就有一个不合理的地方,只有从函数体代码之中,才能知道参数代码是否应该以严格模式执行,但是参数代码却应该先于函数体代码执行。

// 报错
function doSomething(value = 070) {
  'use strict';
  return value;
}

上面代码中,参数value的默认值是八进制数070,但是严格模式下不能用前缀0表示八进制,所以应该报错。但是实际上,JavaScript引擎会先成功执行value = 070,然后进入函数体内部,发现需要用严格模式执行,这时才会报错。

虽然可以先解析函数体代码,再执行参数代码,但是这样无疑就增加了复杂性。因此,标准索性禁止了这种用法,只要参数使用了默认值、解构赋值、或者扩展运算符,就不能显式指定严格模式。

两种方法可以规避这种限制。第一种是设定全局性的严格模式,这是合法的。

'use strict';

function doSomething(a, b = a) {
  // code
}

第二种是把函数包在一个无参数的立即执行函数里面。

const doSomething = (function () {
  'use strict';
  return function(value = 42) {
    return value;
  };
}());

name 属性

函数的name属性,返回该函数的函数名。

function foo() {}
foo.name // "foo"

这个属性早就被浏览器广泛支持,但是直到 ES6,才将其写入了标准。

需要注意的是,ES6 对这个属性的行为做出了一些修改。如果将一个匿名函数赋值给一个变量,ES5 的name属性,会返回空字符串,而 ES6 的name属性会返回实际的函数名。

var f = function () {};

// ES5
f.name // ""

// ES6
f.name // "f"

上面代码中,变量f等于一个匿名函数,ES5 和 ES6 的name属性返回的值不一样。

如果将一个具名函数赋值给一个变量,则 ES5 和 ES6 的name属性都返回这个具名函数原本的名字。

const bar = function baz() {};

// ES5
bar.name // "baz"

// ES6
bar.name // "baz"

Function构造函数返回的函数实例,name属性的值为anonymous

(new Function).name // "anonymous"

bind返回的函数,name属性值会加上bound前缀。

function foo() {};
foo.bind({}).name // "bound foo"

(function(){}).bind({}).name // "bound "

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。

var 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);
}

上面代码中,转换后的ES5版本清楚地说明了,箭头函数里面根本没有自己的this,而是引用外层的this

请问下面的代码之中有几个this

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

var f = foo.call({id: 1});

var t1 = f.call({id: 2})()(); // id: 1
var t2 = f().call({id: 3})(); // id: 1
var t3 = f()().call({id: 4}); // id: 1

上面代码之中,只有一个this,就是函数foothis,所以t1t2t3都输出同样的结果。因为所有的内层函数都是箭头函数,都没有自己的this,它们的this其实都是最外层foo函数的this

除了this,以下三个变量在箭头函数之中也是不存在的,指向外层函数的对应变量:argumentssupernew.target

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

foo(2, 4, 6, 8)
// args: [2, 4, 6, 8]

上面代码中,箭头函数内部的变量arguments,其实是函数fooarguments变量。

另外,由于箭头函数没有自己的this,所以当然也就不能用call()apply()bind()这些方法去改变this的指向。

(function() {
  return [
    (() => this.x).bind({ x: 'inner' })()
  ];
}).call({ x: 'outer' });
// ['outer']

上面代码中,箭头函数没有自己的this,所以bind方法无效,内部的this指向外部的this

长期以来,JavaScript语言的this对象一直是一个令人头痛的问题,在对象方法中使用this,必须非常小心。箭头函数”绑定”this,很大程度上解决了这个困扰。

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

箭头函数还有一个功能,就是可以很方便地改写λ演算。

// λ演算的写法
fix = λf.(λx.f(λv.x(x)(v)))(λx.f(λv.x(x)(v)))

// ES6的写法
var fix = f => (x => f(v => x(x)(v)))
               (x => f(v => x(x)(v)));

上面两种写法,几乎是一一对应的。由于λ演算对于计算机科学非常重要,这使得我们可以用ES6作为替代工具,探索计算机科学。

绑定 this

箭头函数可以绑定this对象,大大减少了显式绑定this对象的写法(callapplybind)。但是,箭头函数并不适用于所有场合,所以ES7提出了“函数绑定”(function bind)运算符,用来取代callapplybind调用。虽然该语法还是ES7的一个提案,但是Babel转码器已经支持。

函数绑定运算符是并排的两个双冒号(::),双冒号左边是一个对象,右边是一个函数。该运算符会自动将左边的对象,作为上下文环境(即this对象),绑定到右边的函数上面。

foo::bar;
// 等同于
bar.bind(foo);

foo::bar(...arguments);
// 等同于
bar.apply(foo, arguments);

const hasOwnProperty = Object.prototype.hasOwnProperty;
function hasOwn(obj, key) {
  return obj::hasOwnProperty(key);
}

如果双冒号左边为空,右边是一个对象的方法,则等于将该方法绑定在该对象上面。

var method = obj::obj.foo;
// 等同于
var method = ::obj.foo;

let log = ::console.log;
// 等同于
var log = console.log.bind(console);

由于双冒号运算符返回的还是原对象,因此可以采用链式写法。

// 例一
import { map, takeWhile, forEach } from "iterlib";

getPlayers()
::map(x => x.character())
::takeWhile(x => x.strength > 100)
::forEach(x => console.log(x));

// 例二
let { find, html } = jake;

document.querySelectorAll("div.myClass")
::find("p")
::html("hahaha");

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);
}

上面代码中,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);
}

上面的函数不会进行尾调用优化,因为内层函数inner用到了外层函数addOne的内部变量one

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。

严格模式

ES6的尾调用优化只在严格模式下开启,正常模式是无效的。

这是因为在正常模式下,函数内部有两个变量,可以跟踪函数的调用栈。

  • func.arguments:返回调用时函数的参数。
  • func.caller:返回调用当前函数的那个函数。

尾调用优化发生时,函数的调用栈会改写,因此上面两个变量就会失真。严格模式禁用这两个变量,所以尾调用模式仅在严格模式下生效。

function restricted() {
  "use strict";
  restricted.caller;    // 报错
  restricted.arguments; // 报错
}
restricted();

尾递归优化的实现

尾递归优化只在严格模式下生效,那么正常模式下,或者那些不支持该功能的环境中,有没有办法也使用尾递归优化呢?回答是可以的,就是自己实现尾递归优化。

它的原理非常简单。尾递归之所以需要优化,原因是调用栈太多,造成溢出,那么只要减少调用栈,就不会溢出。怎么做可以减少调用栈呢?就是采用“循环”换掉“递归”。

下面是一个正常的递归函数。

function sum(x, y) {
  if (y > 0) {
    return sum(x + 1, y - 1);
  } else {
    return x;
  }
}

sum(1, 100000)
// Uncaught RangeError: Maximum call stack size exceeded(…)

上面代码中,sum是一个递归函数,参数x是需要累加的值,参数y控制递归次数。一旦指定sum递归100000次,就会报错,提示超出调用栈的最大次数。

蹦床函数(trampoline)可以将递归执行转为循环执行。

function trampoline(f) {
  while (f && f instanceof Function) {
    f = f();
  }
  return f;
}

上面就是蹦床函数的一个实现,它接受一个函数f作为参数。只要f执行后返回一个函数,就继续执行。注意,这里是返回一个函数,然后执行该函数,而不是函数里面调用函数,这样就避免了递归执行,从而就消除了调用栈过大的问题。

然后,要做的就是将原来的递归函数,改写为每一步返回另一个函数。

function sum(x, y) {
  if (y > 0) {
    return sum.bind(null, x + 1, y - 1);
  } else {
    return x;
  }
}

上面代码中,sum函数的每次执行,都会返回自身的另一个版本。

现在,使用蹦床函数执行sum,就不会发生调用栈溢出。

trampoline(sum(1, 100000))
// 100001

蹦床函数并不是真正的尾递归优化,下面的实现才是。

function tco(f) {
  var value;
  var active = false;
  var accumulated = [];

  return function accumulator() {
    accumulated.push(arguments);
    if (!active) {
      active = true;
      while (accumulated.length) {
        value = f.apply(this, accumulated.shift());
      }
      active = false;
      return value;
    }
  };
}

var sum = tco(function(x, y) {
  if (y > 0) {
    return sum(x + 1, y - 1)
  }
  else {
    return x
  }
});

sum(1, 100000)
// 100001

上面代码中,tco函数是尾递归优化的实现,它的奥妙就在于状态变量active。默认情况下,这个变量是不激活的。一旦进入尾递归优化的过程,这个变量就激活了。然后,每一轮递归sum返回的都是undefined,所以就避免了递归执行;而accumulated数组存放每一轮sum执行的参数,总是有值的,这就保证了accumulator函数内部的while循环总是会执行。这样就很巧妙地将“递归”改成了“循环”,而后一轮的参数会取代前一轮的参数,保证了调用栈只有一层。

函数参数的尾逗号

ES2017 允许函数的最后一个参数有尾逗号(trailing comma)。

此前,函数定义和调用时,都不允许最后一个参数后面出现逗号。

function clownsEverywhere(
  param1,
  param2
) { /* ... */ }

clownsEverywhere(
  'foo',
  'bar'
);

上面代码中,如果在param2bar后面加一个逗号,就会报错。

如果像上面这样,将参数写成多行(即每个参数占据一行),以后修改代码的时候,想为函数clownsEverywhere添加第三个参数,或者调整参数的次序,就势必要在原来最后一个参数后面添加一个逗号。这对于版本管理系统来说,就会显示添加逗号的那一行也发生了变动。这看上去有点冗余,因此新的语法允许定义和调用时,尾部直接有一个逗号。

function clownsEverywhere(
  param1,
  param2,
) { /* ... */ }

clownsEverywhere(
  'foo',
  'bar',
);

这样的规定也使得,函数参数与数组和对象的尾逗号规则,保持一致了。

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