JavaScript之作用域与作用域链

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今天是2016的第一天，我们得扬帆起航踏上新的征程了。此篇阐述JavaScript中很重要的几个概念：作用域与作用域链及相关知识点。

我们先从变量与作用域的行为关系开始讨论。

变量作用域

JavaScript中，变量有全局变量及局部变量之分，而能定义变量作用域的语块只有函数。与局部变量有关的一种有趣特性，在此处不得不谈--变量提升。

变量提升

变量提升为何物？

JavaScript的变量声明会被提升到它们所在函数的顶部，而初始化仍旧在原来的地方。JavaScript引擎并没有重写代码：每次调用函数时，声明都会重新提升。


    var name = 'Jog'; //全局变量
    function prison() {
        console.log(a); //输出undefined
        var a = 1；//局部变量
        console.log(a); //输出1
        console.log(name); //输出Jog
    }
    prison();

    
    var name = 'Jog';
    function prison() {
        console.log(name); //输出undefined
        var name = 'Hans';
    }
    prison();

此处name的声明被提升到函数的顶部，变量查找时先从局部作用域开始，未找到则由内而外最后到全局作用域。

接下来我们详细分析一下JavaScript的提升方式。

变量提升与执行环境对象

学习任何一门语言，都像学习魔术一样，初时引人迷惑，惊叹；然而当秘密被揭开时几乎令人失望，JavaScript不外如是。

1. 提升

执行某代码块时，JavaScript引擎先解释，再运行。解释过程主要几个过程：

- (1) 声明该作用域内var变量
- (2) 声明并初始化函数参数
- (3) 声明并初始化声明式函数

详细可查看本系列笔记JavaScript之解释与执行机制

1. 执行环境与执行环境对象

执行环境（execution context）是一种概念，每当函数被调用都会产生一个新的执行环境。

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。

- 1. 每个函数都有自己的执行环境。  当执行流进入一个函数时，执行环境就被推入一个环境栈中；函数执行之后，栈将其执行环境弹出，控制权返回到之前的执行环境。
- 2. 如果变量在当前执行环境内可访问，则该变量在当前作用域内。
- 3. JavaScript访问变量，其实就是访问该执行环境对象（变量对象）中的属性。
- 4. 全局执行环境是最外围的一个执行环境。

执行环境对象--每个执行环境都有一个与之对应的变量对象，执行环境中定义的所有变量和函数都保存在这个对象中。


    function fn(arg) {
        var name = 'Far';
        inner();
        function inner() {
            console.log('inner');
        }
    }
    fn('test');

在调用fn时，其过程如下

- 1. 创建一个空执行环境对象；
- 2. 声明参数并赋值；{arg: 1}
- 3. 声明局部变量；{arg:1, name: undefined}
- 4. 预定义声明式函数；{arg:1, name: undefined， inner: function(){console.log('inner');}}
- 5. 代码执行时，局部变量被赋值；{...name: 'Far'...}
- 6. 执行环境对象上变量和函数属性保持不变，调用inner函数时，其内部会创建一个新的执行环境对象，依此可递归形成一条作用域链。

作用域与作用域链

当一个变量在某执行回家内可以被访问，我们称该变量在当前作用域内。

代码某一执行环境中执行时，会创建该执行环境对应的变量对象的一个作用域链。

JavaScript引擎在执行环境对象中查找作用域内的变量或函数，其查找顺序由内而外向上直到全局执行环境对象，这个顺序就形成作用域链。

作用域链的前端，始终是当前执行环境对应的变量对象。若此执行环境是函数，则将其活动对象作为变量对象。作用域链中的下一个变量对象来自于当前变量对象的包含（外部）执行环境，如此一直到全局执行环境；全局执行环境的变量对象始终是作用域链中的最后一个变量对象。


    var age = 22;
    var country = 'China';
    var name = 'Java';
    var job = 'Web';
    function outer() {
        console.log(age);  //输出22
        console.log(country); //输出undefined
        var country = 'Union';
        var name = 'Python';
        inner();
        function inner() {
            console.log(name); //输出Python
            console.log(job); //输出Web
        }
    }
    outer();

代码输出结果如上：

- 1. outer函数执行时，首先在outer执行环境对象中查找age和country变量结果country存在但并未初始化赋值，输出undefined;而age未找到于是沿着作用域链向上到全局执行环境，在其变量对象中存在age属性，于是输出其值22.
- 2. inner函数执行时创建自己的执行环境对象，其并没有定义name和job等变量，于是沿着作用域链向上到达outer函数的执行环境，在其变量对象中存在name于是输出其值Python；而未找到job于是继续向上直到全局执行环境，找到并输出其值，结束；若依然未找到，则会报错，停止运行。

注：函数参数亦被当作变量对待，故其访问规则与普通变量相同。

延长作用域链

某些语句可以在作用域链的前端临时增加一个变量对象，该变量对象会在代码执行结束后移除。常见如：

try-catch语句；
catch语句会创建一个新变量对象，包含被抛出的错误对象的声明。
with语句；
with语句会创建一个包含语句接收对象的所有属性和方法的变量对象。


    function getAttr(data) {
        var obj = data;
        with(obj) {
            var o = location;
        }
        console.log(o);
    }
    getAttr(window);

上面with语句接收window对象，其创建的变量对象就包含了window对象所有属性和方法，于是可以在其执行环节直接访问location变量，也就是正常的window.location。

强烈建议不要使用with语句。

本篇笔记阐述JavaScript执行环境与执行环境对象，变量对象，作用域与作用域链，耗时四小时，还有诸多不足之处待日后补充改进。