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JavaScript作用域和作用域链

在JavaScript中,作用域和作用域链是理解代码执行和变量访问的关键概念。它们决定了变量和函数在代码中的可见性和生命周期。

一、作用域(Scope)

(一)什么是作用域?

作用域是在运行时代码中的某些特定部分中变量、函数和对象的可访问性。换句话说,作用域决定了代码区块中变量和其他资源的可见性。

作用域的主要作用是隔离变量,防止不同作用域下的同名变量发生冲突。例如:

function outFun2() {
    var inVariable = "内层变量2";
}
outFun2();
console.log(inVariable); // Uncaught ReferenceError: inVariable is not defined

在上面的例子中,变量inVariable在全局作用域中没有声明,因此在全局作用域下访问它会报错。

(二)全局作用域和函数作用域

1. 全局作用域

全局作用域是指在代码中任何地方都能访问到的对象。以下几种情形拥有全局作用域:

  • 最外层函数和在最外层函数外面定义的变量拥有全局作用域。
  • 所有未定义直接赋值的变量自动声明为拥有全局作用域。
  • 所有window对象的属性拥有全局作用域。
var outVariable = "我是最外层变量"; // 最外层变量
function outFun() { // 最外层函数
    var inVariable = "内层变量";
    function innerFun() { // 内层函数
        console.log(inVariable);
    }
    innerFun();
}
console.log(outVariable); // 我是最外层变量
outFun(); // 内层变量
console.log(inVariable); // inVariable is not defined

全局作用域的弊端是容易污染全局命名空间,引起命名冲突。因此,通常建议将代码封装在函数中,避免全局变量的滥用。

2. 函数作用域

函数作用域是指声明在函数内部的变量,这些变量只能在函数内部访问。例如:

function doSomething() {
    var stuName = "zhangsan";
    function innerSay() {
        console.log(stuName);
    }
    innerSay();
}
console.log(stuName); // 脚本错误
innerSay(); // 脚本错误

函数作用域的一个重要特点是内层作用域可以访问外层作用域的变量,但外层作用域不能访问内层作用域的变量。

(三)块级作用域

ES6引入了块级作用域,通过letconst关键字声明的变量具有块级作用域。块级作用域在以下情况被创建:

  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。

块级作用域的特点包括:

  • 声明变量不会提升到代码块顶部。
  • 禁止重复声明。
  • 循环中的绑定块作用域的妙用。
for (let i = 0; i < 10; i++) {
    console.log(i); // i 在循环内部有效
}
console.log(i); // ReferenceError: i is not defined

二、作用域链

(一)什么是自由变量?

自由变量是指在当前作用域中没有定义的变量。例如:

var a = 100;
function fn() {
    var b = 200;
    console.log(a); // 这里的 a 是一个自由变量
    console.log(b);
}
fn();

fn函数中,a是一个自由变量,因为它在fn函数的作用域中没有定义。

(二)什么是作用域链?

作用域链是指当访问一个变量时,编译器会从当前作用域开始,逐层向上查找,直到找到该变量或到达全局作用域。例如:

var a = 100;
function f1() {
    var b = 200;
    function f2() {
        var c = 300;
        console.log(a); // 100
        console.log(b); // 200
        console.log(c); // 300
    }
    f2();
}
f1();

f2函数中,ab是自由变量,它们的值通过作用域链从外层作用域中获取。

(三)关于自由变量的取值

自由变量的值是在函数定义时确定的,而不是在函数调用时确定的。例如:

var x = 10;
function fn() {
    console.log(x);
}
function show(f) {
    var x = 20;
    (function () {
        f(); // 输出 10,而不是 20
    })();
}
show(fn);

fn函数中,x的值是在fn函数定义时确定的,因此输出的是全局作用域中的x,而不是show函数中的x

三、作用域与执行上下文

许多开发人员经常混淆作用域和执行上下文的概念。虽然它们都与变量的访问和函数的执行有关,但它们是不同的概念。

  • 作用域:作用域是在函数定义时确定的,它决定了变量的可见性和生命周期。
  • 执行上下文:执行上下文是在函数执行时创建的,它包括变量对象、作用域链和this的指向。

(一)执行上下文的生命周期

执行上下文的生命周期分为两个阶段:

  1. 创建阶段:当代码执行进入一个环境时,会创建一个执行上下文。在这个阶段,执行上下文会进行以下操作:

    • 创建变量对象(Variable Object,VO):包括函数的形参、arguments对象、函数声明和变量声明。
    • 确定this的指向。
    • 确定作用域链。
  2. 执行阶段:在执行阶段,代码开始执行,变量被赋值,函数被调用,其他代码按顺序执行。

四、总结

理解作用域和作用域链的工作原理和实际应用,可以帮助你更好地理解代码的执行流程和变量的访问机制。如果你对本文的内容有任何疑问或补充,欢迎在评论区留言讨论。

JavaScript执行栈和执行上下文

在JavaScript中,执行栈和执行上下文是理解代码执行流程和作用域链的关键概念。它们决定了代码如何执行以及变量和函数如何被查找和访问。本文将详细介绍执行上下文的生命周期、执行栈的工作原理以及它们在实际编程中的应用。

一、执行上下文

(一)什么是执行上下文?

执行上下文(Execution Context)是JavaScript代码执行的环境。它是一个抽象的概念,用于描述代码在运行时的状态。每当JavaScript代码运行时,它都在某个执行上下文中运行。

(二)执行上下文的类型

JavaScript中有三种执行上下文类型:

  1. 全局执行上下文:这是默认的上下文,任何不在函数内部的代码都在全局上下文中运行。全局执行上下文在页面加载时创建,当页面关闭时销毁。
  2. 函数执行上下文:每当一个函数被调用时,都会为该函数创建一个新的执行上下文。函数执行上下文在函数调用时创建,函数执行完成后销毁。
  3. eval函数执行上下文eval函数内部的代码也有自己的执行上下文。不过,eval函数的使用并不推荐,因为它会带来安全问题和性能问题。

(三)执行上下文的生命周期

执行上下文的生命周期分为两个阶段:

  1. 创建阶段:当代码执行进入一个环境时,会创建一个执行上下文。在这个阶段,执行上下文会进行以下操作:

    • 创建变量对象(Variable Object,VO):包括函数的形参、arguments对象、函数声明和变量声明。
    • 确定this的指向。
    • 确定作用域链。
  2. 执行阶段:在执行阶段,代码开始执行,变量被赋值,函数被调用,其他代码按顺序执行。

二、执行栈

(一)什么是执行栈?

执行栈(Call Stack)是JavaScript运行时用来管理执行上下文的一种数据结构。它是一个后进先出(LIFO)的栈结构,用于跟踪函数调用的顺序。

(二)执行栈的工作原理

  1. 入栈:当代码执行进入一个新的环境时,对应的执行上下文会被推入执行栈中。
  2. 出栈:当函数执行完成时,对应的执行上下文会被从执行栈中弹出,控制权交由下一个执行上下文。

(三)执行栈的特点

  • 后进先出:最后进入执行栈的执行上下文最先被弹出。
  • 栈顶是当前执行的上下文:执行栈的栈顶总是当前正在执行的函数的执行上下文。

(四)执行栈的图解

以下是一个具体的代码示例及其对应的执行栈图解:

function foo() { 
    function bar() {        
        return 'I am bar';
    }
    return bar();
}
foo();

对应的执行栈图解如下:

执行栈图解

(五)执行栈的数量限制

虽然执行上下文的数量没有明确的限制,但如果超出栈分配的空间,会造成堆栈溢出。常见于递归调用,没有终止条件造成死循环的场景。

// 递归调用自身
function foo() {
    foo();
}
foo();
// 报错:Uncaught RangeError: Maximum call stack size exceeded

三、执行上下文的生命周期

(一)创建阶段

在创建阶段,执行上下文会进行以下操作:

  1. 创建变量对象(VO)

    • 确定函数的形参(并赋值)。
    • 初始化arguments对象(并赋值)。
    • 确定普通字面量形式的函数声明(并赋值)。
    • 变量声明,函数表达式声明(未赋值)。
  2. 确定this的指向this的值由调用者决定。

  3. 确定作用域:由词法环境决定,哪里声明定义,就在哪里确定。

(二)执行阶段

在执行阶段,执行上下文会进行以下操作:

  1. 变量对象赋值

    • 变量赋值。
    • 函数表达式赋值。
  2. 调用函数

  3. 顺序执行其他代码

四、变量对象

变量对象(Variable Object,VO)是执行上下文的一个重要组成部分,它是一个包含变量、函数声明和形参的对象。在创建阶段,变量对象会被初始化,包括以下内容:

  • arguments对象:包含函数调用时传入的参数。
  • 形参:函数的形参会被赋值。
  • 函数声明:函数声明会被提升并赋值。
  • 变量声明:变量声明会被提升,但未赋值。

(一)变量对象的示例

以下是一个具体的代码示例及其对应的变量对象:

const foo = function(i) {
    var a = "Hello";
    var b = function privateB() {};
    function c() {}
}
foo(10);

在创建阶段,变量对象如下:

fooExecutionContext = {
    variableObject: {
        arguments: {0: 10, length: 1}, // 确定Arguments对象
        i: 10, // 确定形参
        c: pointer to function c(), // 确定函数引用
        a: undefined, // 局部变量初始值为undefined
        b: undefined // 局部变量初始值为undefined
    },
    scopeChain: {},
    this: {}
}

在执行阶段,变量对象如下:

fooExecutionContext = {
    variableObject: {
        arguments: {0: 10, length: 1},
        i: 10,
        c: pointer to function c(),
        a: "Hello", // a变量被赋值为Hello
        b: pointer to function privateB() // b变量被赋值为privateB()函数
    },
    scopeChain: {},
    this: {}
}

五、总结

执行上下文和执行栈是JavaScript中非常重要的概念。理解它们的工作原理和生命周期,可以帮助你更好地理解代码的执行流程和作用域链。

JavaScript原型链

在JavaScript中,原型链是一个非常重要的概念。它不仅决定了对象的继承机制,还影响了对象属性的查找过程。本文将详细介绍JavaScript中的原型链,包括它的基本概念、工作原理以及实际应用。
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