Javascript中作用域的详细介绍
1、编译原理
在传统编译语言的流程中,程序中的一段代码执行前会经历三个步骤。统称为“编译”。
词法分析
将代码字符串分解成有意义的代码块,这些代码块称为词法单元。例如:在js中,var a = 2;。这段程序通常被拆分为以下词法单元。var、a、2、;。至于空格是否会被当成词法单元,取决于空格在这门语言中是否有意思。
语法分析
将词法单元流(数组)转换为“抽象语法树”(AST,Abstract Syntax Tree。编译原理课程中提到过)。
代码生成
将AST转换为可执行代码。与语言,平台有关(java跨平台)。简单来说:var a = 2;的AST被转换成一组机器指令,用来创建一个a的变量(分配内存等),并将2存储在a中。
而对于Javascript而言,尽管通常它被归类为“动态”或“解释执行”语言,但实际上它是一门编译语言。所不同的是,在它编译时引擎要执行更复杂的操作过程。
首先,Javascript引擎不会有大量的(向其他编译器那么多的)时间来进行优化,因为与其他语言不同,它的编译过程不是在构建之前的。
对于Javascript而言,大部分编译发生在代码执行前的几微秒(甚至更短)。所以引擎会用尽各种方法(比如JIT)来保证性能最佳。
简单的说,任何Js代码在执行前都要编译(几微秒前)。因此,在执行var a = 2;这段代码前,引擎会先编译,然后做好执行它的准备(加入到代码队列)。通常是马上执行。
2、理解作用域
引擎
负责整个编译以及执行过程。
编译器
引擎的好朋友之一,负责语法分析和代码生成等脏活累活。
作用域
引擎的另一个好朋友,负责收集和维护所有变量,并实施一套非常严格的规则,以保证当前代码(作用域)对变量的访问权限。
对于var a = 2;,它不仅仅是一句简单的声明。声明它有两个过程。编译时:编译器进行相关操作。执行时,Js引擎进行相关操作。
var a,编译器会在当前作用域查找是否有a这个变量。如果有,则编译器忽略此声明。否则,在当前作用域创建一个a变量(分配内存)。
a = 2,接下来编译器(语法分析,代码生成…)生成运行时所需的代码用来处理这个赋值操作。具体的赋值操作由Js引擎负责。Js引擎会在当前作用域查找a这个变量,如果找到,就进行赋值操作。否则,在父级作用域查找(作用域嵌套),直至全局作用域。如果找到,进行赋值操作。找不到抛出异常。
在查找作用域的过程中,会涉及到LHS查询和RHS查询。它们分别代表赋值操作的目标和赋值操作的源头。不仅仅是赋值操作,更有函数赋值操作等等。比如:
function foo(a){ console.log(a); } foo(2);
最后一行foo()函数的调用需要对foo()本身进行RHS查询。在全局作用域中找到了foo的声明。并且()意味着要把foo当做一个函数执行,所以foo最好是一个函数,否则会报错。
还有一个容易忽视的细节。在把2作为实参传入到foo的形参时,会有一个隐式的a=2操作。a是赋值操作的源头,2是赋值操作的目标。所以这里对a进行了一次LHS查询。由于在编译过程中在当前作用域(函数作用域)将a声明为foo的一个形参了,所以可以找到。
然后就是console.log(a);,console本身也需要一个LHS查询,它是在window下面的内置对象,所以可以找到。然后对a进行RHS查询。幸运的是,在将2赋值给函数形参a的时候,a已经声明并赋值了。所以这个RHS是可以进行的。
3、作用域嵌套
在之前我们说过,作用域负责收集和维护所有变量,并实施一套非常严格的规则,以保证当前代码(作用域)对变量的访问权限。考虑以下代码:
function foo(a){ console.log(a+b); } var b = 2; foo(2);
我们只考虑这里对b的RHS引用。Js引擎开始试图在foo函数作用域查找b变量,但是并没有找到。于是,Js引擎就会突破当前限制,去外层作用域查找。哎呀,找到了!于是就对b进行RHS引用成功了。当然呢,要是没找到的话,Js引擎也不会放弃,会继续往外层作用域查找,直到找到全局作用域。然后遵循的规则参照a=2赋值那块。
4、异常
在一个变量还没有声明(任何作用域都无法查到)的情况下,LHS和RHS查询失败后的操作是不一样的。可以预料,RHS查询失败会抛出一个异常,那么LHS查询失败呢?
function foo(a){ console.log(a+b); b = a; } foo(2);
第一次对b进行RHS查询时,在任何作用域无法找到该变量的声明。那么有小伙伴就疑惑了,b=a呢?不是对b的声明吗?答案是:是。这里确实是对b的声明。
但在对作用域查找的过程中,只会向上查找声明(涉及到声明提升)。由于这里b是在console.log()后面定义的。所以是失败的,抛出ReferenceError异常。值得注意的是,ReferenceError是非常重要的异常类型。再考虑下述代码:
function foo(a){ b = a; console.log(a+b); } foo(2);
这里呢,第一次对b进行的是LHS查询。如果在顶层(全局)作用域也无法查到foo的话,那么Js引擎就会很热心的帮你在全局作用域创建一个b变量,前提是在非“严格模式”下,在一个作用域内加上代码“use strict”,表明使用严格模式。在严格模式下,LHS查询失败时,并不会创建一个全局变量,而是抛出同RHS查询失败时类似的ReferenceError异常。
接下来,加入你找到了这个变量,但是你试图对这个变量进行不合理的操作。如:对一个非函数类型的变量进行()函数调用、对null或undefined类型的值进行访问,那么引擎会抛出另一种类型的异常,叫做TypeError。
总之,RefercenError同作用域判别失败相关,而TypeError表示作用域判别成功,但是对结果的操作是不合法的。
5、小结
作用域是一套规则,规定在何处以及如何查找变量(加上之前说的,重要的事情说三遍)。如果查找的目的是赋值,就是进行LHS查询。如果目的是获取变量的值,就会进行RHS查询。
Js引擎会在代码执行前对其进行编译。var a = 2;,这样的操作会被分成两个步骤。
1.编译时, 编译器声明a变量,即var a。
2. 运行时,对a变量进行赋值。a=2。
LHS查询和RHS查询失败会进行不同的操作。RHS查询失败会抛出ReferenceError异常。LHS查询失败会在全局作用域创建变量(非严格模式),在严格模式下抛出ReferenceError异常。
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