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揭秘变量提升

为了保证可读性,本文采用意译而非直译。

引用 ES6 规范作者 Allen Wirfs-Brock一条最近的推特:

变量提升是一个陈旧且令人困惑的术语。甚至在 ES6 之前:变量提升的意思究竟是“提升至当前作用域顶部”还是“从嵌套的代码块中提升到最近的函数或脚本作用域中”?还是两者都有?

受 Allen 启发,本文提出了一种不同的方法来描述变量声明。

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1. 声明:作用域与激活

可以将声明分为两个方面:

  • 作用域:在哪里可以看到声明的变量? 这是一个静态特征。
  • 激活:我什么时候可以访问变量? 这是一个动态特征:有些变量只要我们进入其作用域,就可以访问。 有的,我们必须等到执行到它们的声明。

下表总结了不同声明的方式如何处理上述两个方面。

“Duplicates”描述是否可以在同一作用域内声明两次。

“Global prop.”表示一个在 script 中的声明,当全局作用域中被执行时,是否会向全局对象添加属性。

TDZ 表示暂时性死区(稍后解释)。 函数声明在严格模式下是块作用域的(例如在模块内部),但在非严格模式下是函数作用域。

2. const 和 let :暂时性死区

对于JavaScript,TC39 需要决定如果在声明之前访问其直接作用域中的常量会发生什么:

{
  console.log(x); // 这里会发生什么?
  const x;
}

主要有两种种情况:

  1. 打印 undefined
  2. 报错

第一种不会出现,因为 x 是一个常量,如果打印 undefined,在声明前和声明后它将拥有不同的值,x 就不是常量了。

let 和 const 都会出现第二种情况,就是会报错。进入变量作用域与执行声明之间的这段时间被称为该变量的 临时死区(TDZ)

  • 在临时死区中,变量被认为是未初始化的(就像它有一个特殊的值一样)。
  • 如果访问未初始化的变量,将得到ReferenceError 错误。
  • 一旦执行到变量声明,该变量将被设置为初始化器的值(通过赋值符号指定),如果没有初始化,则为undefined

以下代码说明了临时死区:

if (true) { // 进入 `tmp` 的作用域,TDZ 开始
  // `tmp` 未被初始化:
  assert.throws(() => (tmp = 'abc'), ReferenceError);
  assert.throws(() => console.log(tmp), ReferenceError);

  let tmp;  // TDZ 结束
  assert.equal(tmp, undefined);
}

下一个例子表明临时死区只是 暂时的 (与时间有关):

if (true) { // 进入 `myVar` 作用域,TDZ 开始
  const func = () => {
    console.log(myVar); // 稍后执行
  };

  // 我们在 TDZ 中:
  // 访问 `myVar` 造成 `ReferenceError`

  let myVar = 3; // TDZ 结束
  func(); // OK,在 TDZ 外调用
}

即使 func() 位于myVar声明之前使用 myVar 变量,但我们也可以调用func(),前提是必须等到myVar的临时死区结束。

函数声明与提前激活

函数声明总是在进入它的作用域时执行,不管它位于作用域的什么位置。这使得能够在函数foo()声明之前调用它:

assert.equal(foo(), 123); // ok,相等
function foo() { return 123; }

提前激活 foo()意味着楼上的代码等价于

function foo() { return 123; }
assert.equal(foo(), 123);

如果用 constlet 声明一个函数,它就不会被提前激活:在下面的例子中,你只能在 bar() 声明后调用它。

assert.throws(
  () => bar(), // 声明前
  ReferenceError);

const bar = () => { return 123; };

assert.equal(bar(), 123); // 声明后

在没有提前激活的情况下提前调用

即使函数g()没有提前激活,也可以被前面的函数 f()(在同一作用域内)调用 - 只要遵守以下规则:f() 必须在声明 g() 之后调用

const f = () => g();
const g = () => 123;

// g() 声明后调用 f():
assert.equal(f(), 123);

模块中的函数通常在模块执行完后调用。 因此,在模块中,很少需要担心函数的顺序。

最后,注意提前激活是怎样自动执行以维持上述规则的:当进入一个作用域时,在任何函数被调用前,所有的函数声明都会被先执行。

提前激活的一个陷阱

如果依赖于提前激活机制,在函数声明之前调用函数,那么需要注意的是它不会访问未提前激活的变量。如下:

funcDecl();

const MY_STR = 'abc';
function funcDecl() {
   console.log(MY_STR)
}

上述会报错:

如果你在 MY_STR 声明之后调用 funcDecl() 就不会有问题。

提前激活的利弊

我们已经看到提前激活有一个陷阱,你可以在不使用它的情况下获得大部分好处。因此,最好避免提前激活。但我对此说法并非十分认同,如前所述,我经常使用函数声明,因为我喜欢它们的语法。

类声明不会提前激活

类声明不会提前激活:

assert.throws(
  () => new MyClass(),
  ReferenceError);

class MyClass {}

assert.equal(new MyClass() instanceof MyClass, true);

这是为什么? 考虑以下类声明:

class MyClass extends Object {}

extends是可选的,它的操作数是一个表达式。 因此,您可以这样做:

const identity = x => x;
class MyClass extends identity(Object) {}

计算这样的表达式必须在它被引用的地方完成,其它行为都会使人困惑。这解释了为什么类声明不提前激活。

var :变量提升(部分提前激活)

var是在constlet之前声明变量的一种较老的方法。考虑下面的var声明。

var x = 123;

这个声明包含两个部分:

  • 声明var x:与大多数其他声明一样,var声明变量的作用域是最内层的包围函数,而不是最内层的包围块。这样的变量在其作用域的开始时就已处于活动状态,并使用undefined初始化。
  • 赋值 x = 123 :赋值总是在适当位置执行。

以下代码演示了 var

function f() {
  // 部分提前激活:
  assert.equal(x, undefined);
  if (true) {
    var x = 123;
    // 赋值已经执行
    assert.equal(x, 123);
  }
  // 作用域为函数作用域,非块级作用域。
  assert.equal(x, 123);
}

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