JavaScript 作用域链简述

作者: 越前君 | 来源:发表于2021-08-25 20:09 被阅读0次
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    继上一篇文章 JavaScript 脚本编译与执行过程简述,再来介绍一下 JavaScript 中的作用域链(Scope Chain)。

    函数的 [[scope]] 也是与闭包直接相关。并推荐专题:

    作用域链的形成

    作用域链(以下简称 Scope)与执行上下文相关。

    全局上下文:
      其 Scope 就是 GlobalContext.VO,即 window 对象。
    
    函数上下文:
      函数被调用时,函数上下文的 Scope 被创建,包括 AO 和这个函数内部的 [[scope]] 属性。
    

    因此,我们可以大致当前上下文的作用域链:Scope = AO + function.[[scope]]

    函数内部 [[scope]] 属性的形成

    当函数被创建的时候,属性 [[scope]] 会保存所有的父级变量对象。

    举个例子:

    function foo() {
      // some statements...
    }
    

    上述例子,函数 foo 处于全局上下文。而全局上下文中所声明的函数,它们的 [[scope]]GlobalContext.VO,即 window 对象。因此 foo.[[scope]] = [ GlobalContext.VO ]

    再看:

    function foo() {
      function bar() {
        // some statements...
      }
    }
    

    同样地,函数 foo[[scope]] 属性为 GlobalContext.VO。然后调用 foo 函数,进入 foo 函数上下文并进行初始化,包括以下过程:

    1. 以当前函数 foo.[[scope]] 为基础初始化函数上下文的 Scope
    2. 初始化上下文的 AO 对象,包括 Arguments、形参、函数声明、变量声明。
      该过程若有函数声明,对应函数的 [[scope]] 也将会被确定,其值就是 Scope
    3. AO 初始化完成后,将 AO 插入上下文的 Scope 中。

    因此有两个结论:

    • 当前上下文的作用域链 Scope = AO + foo.[[scope]]
    • 当前上下文内定义的函数 bar,其 [[scope]] 属性值为上下文的 Scope,即 AO + foo.[[scope]]

    注意,即便是函数表达式,它在代码执行的时候,才会确定其 [[scope]],由于执行过程中 AO 也会跟着更新,且它们是引用关系,因此总能确保,当前作用域内的函数(函数声明或函数表达式)的 [[scope]] 总是 AO + 各父级上下文的 AO/VO

    但是使用 Function 构造器来创建一个新的函数,该函数的 [[scope]] 只有 GlobalContext.VO。下面的示例中,执行 bar 函数会去作用域链上查找 a 变量,可它的作用域链只含全局对象,导致找不到 a 变量而抛出 ReferenceError

    function foo() {
      var a = 1
      var bar = new Function('console.log(a)')
      bar() // ReferenceError: a is not defined
    }
    
    foo()
    

    因此,尽量不要使用构造函数的方式来创建函数。

    影响作用域链的一些例子

    一般情况下,一个作用域链 Scope 包括父级变量对象、函数上下文的活动对象 AO,并从当前上下文逐级往上查询。

    提醒一下:当我们从对象上查询某个属性,首先从对象自身属性上查找,当找不到的时候,才会往原型上查找......直至原型链的顶端 Object.prototype 再查询不到就返回 undefined

    其实作用域链的原理跟原型链很类似,当前如果这个变量在自己的作用域中没有,那么它会往父级查找,直至最顶层(全局对象),再查找不到就会抛出 ReferenceError

    前面讲过,当前上下文(作用域)内声明的变量或函数,是以属性的形式,放到一个变量对象(Variable Object)上的。但由于 VO 是无法通过代码访问的,因此在函数调用的时候 VO 被激活形成一个活动对象(Activation Object),它是可以被访问到的(可以简单的理解为 AOVO 浅拷贝的一个引用)。

    但是,AO 是没有原型的。假设我们在当前作用域下查找一个变量 a,相当于从 AO 上查找 a 属性。假设 AO 本身没有该属性,自然会往 AO 原型上查找,但很遗憾 AO 没有原型,即当前作用域下查找不到该变量(或称为属性)。然后往作用域链的上一级 AO 中查找......查找规律同理......直到全局作用域(其 VO 就是 window 对象)下的 window 对象查找。由于 window 对象是有原型的,如果自身找不到 a 属性,就会往 window 的原型上查找,查到就返回,查不到就抛出 ReferenceError

    说那么多,还不如看个例子更清晰:

    Object.prototype.a = 'proto'
    
    function foo() {
      console.log(a)
    }
    
    foo() // "proto"
    

    从例子可以看出 foo 函数上下文下并没有声明 a 变量,于是往上一级查找(即全局上下文),那么从 window 自身查找,是没有的。但是 window 是基于 Object 创建的(window instanceof Object 结果为 true),于是从 Object.prototype 上查找,并找到 a 属性,属性值为 "proto"

    如何证明 AO 是没有原型的?

    Object.prototype.a = 'proto'
    
    function foo() {
      var a = 'inner'
      function bar() {
        console.log(a)
      }
      bar()
    }
    
    foo() // "inner"
    

    过程就不在赘述了,假设 AO 是有原型的,那么 bar 函数上下文中查找 a 变量是,应该会取到 AO 对象原型上的 a 属性 "proto",但实际情况 a 取到的结果是 "inner"。因此可以证明:活动对象 AO 是没有原型的。

    全局和 eval 上下文中的作用域链

    全局上下文的作用域链仅包含全局对象。而 eval 上下文与当前的调用上下文(calling context)拥有同样的作用域链。

    GlobalContext.Scope = [ window ]
     
    EvalContext.Scope === CallingContext.Scope;
    

    代码执行时对作用域链的影响

    有些情况下也会包含其他对象,例如执行期间,动态加入作用域链中的,例如 with 语句或者 catch 语句。此时作用域链如下:

    Scope = (withObject | catchObject)  +  (AO | VO)  +  [[Scope]]
    
    withObject
      表示 with 语句产生的临时作用域对象。如 with({ name }) 中的 { name } 对象;
    catchObject
      表示 catch 从句产生的异常对象。如 catch(e) 中的 e 对象。
    

    举个例子:

    var foo = { x: 1, y: 2 }
    
    with (foo) {
      console.log(x) // 1
      console.log(y) // 2
    }
    

    它的作用域链变成了:Scope = foo + (AO | VO) + [[Scope]]。上面这个例子可能没有体现出来,我们修改一下:

    var x = 1, y = 2
    var foo = { x: 2 }
    
    with (foo) {
      var x = 3, y = 4
      console.log(x) // 3
      console.log(y) // 4
    }
    
    console.log(x) // 1
    console.log(y) // 4
    console.log(foo) // { x: 3 }
    

    我们来分析一下:

    1. 进入全局上下文的时候,会创建声明 xyfoo 变量。
    2. 执行到 with 语句,会将 foo 对象添加至作用域链顶端。
    3. with 内部的 xy 前面已被解析添加,因此它只是一个赋值语句,并不会重新赋值语句。
    4. 关键在于 with 内部,给 x、y 赋值,究竟是对应哪个变量。前面提到遇到 with 语句会往作用域链顶端插入该对象 foo(注意不会创建一个全新的作用域上下文,只是修改了作用域链而已)。
    5. 因此,当 console.log(x) 查找 x 变量时,从 foo 对象上查找 x 属性,并找到,因此 foo.x 被修改为 3
    6. 接着,查找 y 变量,而 foo 对象上没有(其原型也没有),因此往上一级作用域查找(即全局作用域),因此全局作用域下的 y 被修改为 4
    7. 因此 with 内部的 xy 分别打印出:34
    8. with 执行完,作用域链上的 foo 对象会被移除。即作用域链上只剩下 window 对象。
    9. 后面查找 xyfoo 变量都是从全局作用域下查找的,因此会分别打印出 14
    10. 最后我们也可以看到 foo 对象是更新变为:{ x: 3 }

    结合前面的原型的内容,假设将 foo 对象的原型上添加 y 属性,那么 y = 4 被修改的是 foo.__proto__ 上的属性,而不是全局作用域下的 y 变量。(有兴趣的自行尝试一下)

    The end.

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