JavaScript--作用域是什么?

Javascript作用域问题,看似简单,想要说明白却着实不简单。那么作用域到底是什么呢?且听我慢慢道来:

想要理解作用域的问题,要先了解一下编译的原理是怎么样的?
我们都知道Javascript通常来说是一门动态的,解释执行的语言,但是实际上来说他是一门编译语言,所以,和传统的语言的编译基本类似,只是在某些阶段比较复杂而已。大致需要经历三个阶段:

分词/词法分析

这个过程会将由字符组成的字符串分解成有意义的代码块,这些代码块就是被称为是词法单元。例如:var a = 2;会被分解为 var ,a,=,2,;,空格是否会被当作词法单元,取决于空格的意义。

解析/语法分析

这个过程是将词法单元流(数组)转换成一个由元素逐级嵌套所组成的代表了程序语法结构的树。这个树被称为“抽象语法树”(Abstract Syntax Tree,AST)。

代码生成

这个过程是将AST树转化为真正代码的过程。具体来说,就是有某种方法可以将 var a = 2; 的 AST 转化为一组机器指令,用来创建一个叫作 a 的变量(包括分配内存等),并将一个值储存在 a 中。

简单地说,任何 JavaScript 代码片段在执行前都要进行编译(通常就在执行前)。因此, JavaScript 编译器首先会对 var a = 2; 这段程序进行编译,然后做好执行它的准备,并且 通常马上就会执行它。

那么是谁做了承接以上三个步骤的共能了呢?下面来介绍几个概念:

  • 引擎:负责从头到尾整个javascript的编译和执行过程。
  • 编译器:负责语法分析以及代码生成。
  • 作用域:负责收集并维护由所有声明的标识符(变量)组成的一系列查询,并实施一套非常严格的规则,确定当前执行的代码对这些标识符的访问权限。

我们来看var a = 2;这样的一个例子:
首先,编译器会将这段代码解析成词法单元;
然后,将词法单元解析生成一颗结构树;
最后,就是代码生成:

  • 遇到 var a,编译器会询问作用域是否已经有一个该名称的变量存在于同一个作用域的 集合中。如果是,编译器会忽略该声明,继续进行编译;否则它会要求作用域在当前作 用域的集合中声明一个新的变量,并命名为 a。
  • 接下来编译器会为引擎生成运行时所需的代码,这些代码被用来处理 a = 2 这个赋值 操作。引擎运行时会首先询问作用域,在当前的作用域集合中是否存在一个叫作 a 的 变量。如果是,引擎就会使用这个变量;如果否,引擎会继续查找该变量。如果引擎最终找到了 a 变量,就会将 2 赋值给它。否则引擎就会举手示意并抛出一个异常!

总结:变量的赋值操作会执行两个动作,首先编译器会在当前作用域中声明一个变量(如 果之前没有声明过),然后在运行时引擎会在作用域中查找该变量,如果能够找到就会对 它赋值。

LHS查询和RHS查询

引擎在执行时,就会执行查找,所以,就会执行LHS查询和RHS查询,就是赋值操作的左侧和右侧。当变量出现在赋值操作的左侧时进行 LHS 查询,出现在右侧时进行 RHS 查询。

为什么区分 LHS 和 RHS 是一件重要的事情?
因为在变量还没有声明(在任何作用域中都无法找到该变量)的情况下,这两种查询的行 为是不一样的。
考虑如下代码:

1
2
3
4
5
function foo(a) {
console.log( a + b );
b = a;
}
foo( 2 );

第一次对 b 进行 RHS 查询时是无法找到该变量的。也就是说,这是一个“未声明”的变 量,因为在任何相关的作用域中都无法找到它。

如果 RHS 查询在所有嵌套的作用域中遍寻不到所需的变量,引擎就会抛出 ReferenceError 异常。值得注意的是,ReferenceError 是非常重要的异常类型。相较之下,当引擎执行 LHS 查询时,如果在顶层(全局作用域)中也无法找到目标变量,全局作用域中就会创建一个具有该名称的变量,并将其返还给引擎,前提是程序运行在非 “严格模式”下。

“不,这个变量之前并不存在,但是我很热心地帮你创建了一个。”

ES5 中引入了“严格模式”。同正常模式,或者说宽松 / 懒惰模式相比,严格模式在行为上 有很多不同。其中一个不同的行为是严格模式禁止自动或隐式地创建全局变量。因此,在 严格模式中 LHS 查询失败时,并不会创建并返回一个全局变量,引擎会抛出同 RHS 查询 失败时类似的 ReferenceError 异常。

接下来,如果 RHS 查询找到了一个变量,但是你尝试对这个变量的值进行不合理的操作, 比如试图对一个非函数类型的值进行函数调用,或着引用 null 或 undefined 类型的值中的 属性,那么引擎会抛出另外一种类型的异常,叫作 TypeError。

ReferenceError 同作用域判别失败相关,而 TypeError 则代表作用域判别成功了,但是对结果的操作是非法或不合理的。

嵌套作用域和作用域链

当一个块或函数嵌套在另一个块或函数中时,就发生了作用域的嵌套。因此,在当前作用 域中无法找到某个变量时,引擎就会在外层嵌套的作用域中继续查找,直到找到该变量, 或抵达最外层的作用域(也就是全局作用域)为止。
遍历嵌套作用域链的规则很简单:引擎从当前的执行作用域开始查找变量,如果找不到, 就向上一级继续查找。当抵达最外层的全局作用域时,无论找到还是没找到,查找过程都 会停止。

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