JavaScript执行环境及作用域

执行环境（execution context，为简单起见，有时也称为“环境”）是JavaScript中最为重要的一个概念。执行环境定义了变量或函数有权访问的其他数据，决定了它们各自的行为。每个执行环境都有一个与之关联的变量对象（variable object），环境中定义的所有变量和函数都保存在这个对象中。虽然我们编写的代码无法访问这个对象，但解析器在处理数据时会在后台使用它。

全局执行环境是最外围的一个执行环境。根据ECMAScript实现所在的宿主环境不同，表示执行环境的对象也不一样。在Web浏览器中，全局执行环境被认为是window对象，因此所有全局变量和函数都是作为window对象的属性和方法创建的。某个执行环境中的所有代码执行完毕后，该环境被销毁，保存在其中的所有变量和函数定义也随之销毁（全局执行环境直到应用程序退出——例如关闭网页或浏览器——时才会被销毁）。

当代码在一个环境中执行时，会创建变量对象的一个作用域链（scope chain）。作用域链的用途，是保证对执行环境有权访问的所有变量和函数的有序访问。作用域链的前端，始终都是当前执行的代码所在环境的变量对象。如果这个环境是函数，则将其活动对象（activation object）作为变量对象。活动对象在最开始时只包含一个变量，即arguments对象（这个对象在全局环境中是不存在的）。作用域链中的下一个变量对象来自包含（外部）环境，而再下一个变量对象则来自下一个包含环境。这样，一直延续到全局执行环境；全局执行环境的变量对象始终都是作用域链中的最后一个对象。

var color = "blue";

function changeColor(){
    if (color === "blue"){
        color = "red";
    } else {
        color = "blue";
    }
}

changeColor();

alert("Color is now " + color);

在这个简单的例子中，函数changeColor()的作用域链包含两个对象：它自己的变量对象（其中定义着arguments对象）和全局环境的变量对象。可以在函数内部访问变量color，就是因为可以在这个作用域链中找到它。

var color = "blue";

function changeColor(){
    var anotherColor = "red";

    function swapColors(){
        var tempColor = anotherColor;
        anotherColor = color;
        color = tempColor;

        // 这里可以访问color、anotherColor和tempColor
    }

    // 这里可以访问color和anotherColor，但不能访问tempColor
    swapColors();
}

// 这里只能访问color
changeColor();

以上代码共涉及3个执行环境：全局环境、changeColor()的局部环境和swapColors()的局部环境。全局环境中有一个变量color和一个函数changeColor()。changeColor()的局部环境中有一个名为anotherColor的变量和一个名为swapColors()的函数，但它也可以访问全局环境中的变量color。swapColors()的局部环境中有一个变量tempColor，该变量只能在这个环境中访问到。无论全局环境还是changeColor()的局部环境都无权访问tempColor。然而，在swapColors()内部则可以访问其他两个环境中的所有变量，因为那两个环境是它的父执行环境。

内部环境可以通过作用域链访问所有的外部环境，但外部环境不能访问内部环境中的任何变量和函数。这些环境之间的联系是线性、有次序的。每个环境都可以向上搜索作用域链，以查询变量和函数名；但任何环境都不能通过向下搜索作用域链而进入另一个执行环境

延长作用域链

这两个语句都会在作用域链的前端添加一个变量对象。对with语句来说，会将指定的对象添加到作用域链中。对catch语句来说，会创建一个新的变量对象，其中包含的是被抛出的错误对象的声明。下面看一个例子。

function buildUrl() {
    var qs = "?debug=true";

    with(location){
        var url = href + qs;
    }

    return url;
}

在此，with语句接收的是location对象，因此其变量对象中就包含了location对象的所有属性和方法，而这个变量对象被添加到了作用域链的前端。buildUrl()函数中定义了一个变量qs。当在with语句中引用变量href时（实际引用的是location.href），可以在当前执行环境的变量对象中找到。当引用变量qs时，引用的则是在buildUrl()中定义的那个变量，而该变量位于函数环境的变量对象中。至于with语句内部，则定义了一个名为url的变量，因而url就成了函数执行环境的一部分，所以可以作为函数的值被返回。

没有块级作用域

JavaScript没有块级作用域经常会导致理解上的困惑。在其他类C的语言中，由花括号封闭的代码块都有自己的作用域（如果用ECMAScript的话来讲，就是它们自己的执行环境），因而支持根据条件来定义变量。

if (true) {
    var color = "blue";
}

alert(color);    //"blue"

这里是在一个if语句中定义了变量color。如果是在C、C++或Java中，color会在if语句执行完毕后被销毁。但在JavaScript中，if语句中的变量声明会将变量添加到当前的执行环境（在这里是全局环境）中。在使用for语句时尤其要牢记这一差异，

for (var i=0; i < 10; i++){
    doSomething(i);
}

alert(i);      //10

1. 声明变量

使用var声明的变量会自动被添加到最接近的环境中。在函数内部，最接近的环境就是函数的局部环境；在with语句中，最接近的环境是函数环境。如果初始化变量时没有使用var声明，该变量会自动被添加到全局环境。

function add(num1, num2) {
    var sum1 = num1 + num2;
    sum2 = num1 + num2;
    return sum;
}

var result = add(10, 20);    //30
alert(sum1);                  //由于sum不是有效的变量，因此会导致错误
alert(sum2);                  //30

变量sum2在被初始化赋值时没有使用var关键字。于是，当调用完1add()1之后，添加到全局环境中的变量sum2将继续存在；即使函数已经执行完毕，后面的代码依旧可以访问它。

在编写JavaScript代码的过程中，不声明而直接初始化变量是一个常见的错误做法，因为这样可能会导致意外。我们建议在初始化变量之前，一定要先声明，这样就可以避免类似问题。在严格模式下，初始化未经声明的变量会导致错误。

2. 查询标识符

当在某个环境中为了读取或写入而引用一个标识符时，必须通过搜索来确定该标识符实际代表什么。搜索过程从作用域链的前端开始，向上逐级查询与给定名字匹配的标识符。如果在局部环境中找到了该标识符，搜索过程停止，变量就绪。如果在局部环境中没有找到该变量名，则继续沿作用域链向上搜索。搜索过程将一直追溯到全局环境的变量对象。如果在全局环境中也没有找到这个标识符，则意味着该变量尚未声明。

var color = "blue";

function getColor(){
    return color;
}

alert(getColor());  //"blue"

调用本例中的函数getColor()时会引用变量color。为了确定变量color的值，将开始一个两步的搜索过程。首先，搜索getColor()的变量对象，查找其中是否包含一个名为color的标识符。在没有找到的情况下，搜索继续到下一个变量对象（全局环境的变量对象），然后在那里找到了名为color的标识符。因为搜索到了定义这个变量的变量对象，搜索过程宣告结束。

在这个搜索过程中，如果存在一个局部的变量的定义，则搜索会自动停止，不再进入另一个变量对象。换句话说，如果局部环境中存在着同名标识符，就不会使用位于父环境中的标识符，如下面的例子所示。

var color = "blue";

function getColor(){
    var color = "red";
    return color;
}

alert(getColor());  //"red"