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5.5 Function 类型


说起来ECMAScript 中什么最有意思,我想那莫过于函数了——而有意思的根源,则在于函数实际上是对象。每个函数都是Function 类型的实例,而且都与其他引用类型一样具有属性和方法。由于函数是对象,因此函数名实际上也是一个指向函数对象的指针,不会与某个函数绑定。函数通常是使用函数声明语法定义的,如下面的例子所示。

function sum (num1, num2) {
    return num1 + num2;
}
这与下面使用函数表达式定义函数的方式几乎相差无几。
var sum = function(num1, num2){
    return num1 + num2;
};

以上代码定义了变量sum 并将其初始化为一个函数。有读者可能会注意到,function 关键字后面没有函数名。这是因为在使用函数表达式定义函数时,没有必要使用函数名——通过变量sum 即可以引用函数。另外,还要注意函数末尾有一个分号,就像声明其他变量时一样。

最后一种定义函数的方式是使用Function 构造函数。Function 构造函数可以接收任意数量的参数,但最后一个参数始终都被看成是函数体,而前面的参数则枚举出了新函数的参数。来看下面的例子:

var sum = new Function("num1", "num2", "return num1 + num2"); // 不推荐

从技术角度讲,这是一个函数表达式。但是,我们不推荐读者使用这种方法定义函数,因为这种语法会导致解析两次代码(第一次是解析常规ECMAScript 代码,第二次是解析传入构造函数中的字符串),从而影响性能。不过,这种语法对于理解“函数是对象,函数名是指针”的概念倒是非常直观的。

由于函数名仅仅是指向函数的指针,因此函数名与包含对象指针的其他变量没有什么不同。换句话说,一个函数可能会有多个名字,如下面的例子所示。

function sum(num1, num2){
    return num1 + num2;
}
alert(sum(10,10)); //20
var anotherSum = sum;
alert(anotherSum(10,10)); //20
sum = null;
alert(anotherSum(10,10)); //20
运行一下

以上代码首先定义了一个名为sum()的函数,用于求两个值的和。然后,又声明了变量anotherSum,并将其设置为与sum 相等(将sum 的值赋给anotherSum)。注意,使用不带圆括号的函数名是访问函数指针,而非调用函数。此时,anotherSum 和sum 就都指向了同一个函数,因此anotherSum()也可以被调用并返回结果。即使将sum 设置为null,让它与函数“断绝关系”,但仍然可以正常调用anotherSum()。

5.5.1 没有重载(深入理解)

将函数名想象为指针,也有助于理解为什么ECMAScript 中没有函数重载的概念。以下是曾在第3章使用过的例子。

function addSomeNumber(num){
    return num + 100;
}
function addSomeNumber(num) {
    return num + 200;
}
var result = addSomeNumber(100); //300

显然,这个例子中声明了两个同名函数,而结果则是后面的函数覆盖了前面的函数。以上代码实际上与下面的代码没有什么区别。

var addSomeNumber = function (num){
    return num + 100;
};
addSomeNumber = function (num) {
    return num + 200;
};
var result = addSomeNumber(100); //300
通过观察重写之后的代码,很容易看清楚到底是怎么回事儿——在创建第二个函数时,实际上覆盖了引用第一个函数的变量addSomeNumber。

5.5.2 函数声明与函数表达式

本节到目前为止,我们一直没有对函数声明和函数表达式加以区别。而实际上,解析器在向执行环境中加载数据时,对函数声明和函数表达式并非一视同仁。解析器会率先读取函数声明,并使其在执行任何代码之前可用(可以访问);至于函数表达式,则必须等到解析器执行到它所在的代码行,才会真正被解释执行。请看下面的例子。

alert(sum(10,10));
function sum(num1, num2){
    return num1 + num2;
}
运行一下

以上代码完全可以正常运行。因为在代码开始执行之前,解析器就已经通过一个名为函数声明提升(function declaration hoisting)的过程,读取并将函数声明添加到执行环境中。对代码求值时,JavaScript引擎在第一遍会声明函数并将它们放到源代码树的顶部。所以,即使声明函数的代码在调用它的代码后面,JavaScript 引擎也能把函数声明提升到顶部。如果像下面例子所示的,把上面的函数声明改为等价的函数表达式,就会在执行期间导致错误。

alert(sum(10,10));
var sum = function(num1, num2){
    return num1 + num2;
};
运行一下

以上代码之所以会在运行期间产生错误,原因在于函数位于一个初始化语句中,而不是一个函数声明。换句话说,在执行到函数所在的语句之前,变量sum 中不会保存有对函数的引用;而且,由于第一行代码就会导致“unexpected identifier”(意外标识符)错误,实际上也不会执行到下一行。

除了什么时候可以通过变量访问函数这一点区别之外,函数声明与函数表达式的语法其实是等价的。

也可以同时使用函数声明和函数表达式,例如var sum = function sum(){}。不过,这种语法在Safari 中会导致错误。

5.5.3 作为值的函数

因为ECMAScript 中的函数名本身就是变量,所以函数也可以作为值来使用。也就是说,不仅可以像传递参数一样把一个函数传递给另一个函数,而且可以将一个函数作为另一个函数的结果返回。来看一看下面的函数。
function callSomeFunction(someFunction, someArgument){
    return someFunction(someArgument);
}
这个函数接受两个参数。第一个参数应该是一个函数,第二个参数应该是要传递给该函数的一个值。然后,就可以像下面的例子一样传递函数了。
function add10(num){
    return num + 10;
}
var result1 = callSomeFunction(add10, 10);
alert(result1); //20
function getGreeting(name){
    return "Hello, " + name;
}
var result2 = callSomeFunction(getGreeting, "Nicholas");
alert(result2); //"Hello, Nicholas"
运行一下
这里的callSomeFunction()函数是通用的,即无论第一个参数中传递进来的是什么函数,它都会返回执行第一个参数后的结果。还记得吧,要访问函数的指针而不执行函数的话,必须去掉函数名后面的那对圆括号。因此上面例子中传递给callSomeFunction()的是add10 和getGreeting,而不是执行它们之后的结果。

当然,可以从一个函数中返回另一个函数,而且这也是极为有用的一种技术。例如,假设有一个对象数组,我们想要根据某个对象属性对数组进行排序。而传递给数组sort()方法的比较函数要接收两个参数,即要比较的值。可是,我们需要一种方式来指明按照哪个属性来排序。要解决这个问题,可以定义一个函数,它接收一个属性名,然后根据这个属性名来创建一个比较函数,下面就是这个函数的定义。

function createComparisonFunction(propertyName) {
	return function(object1, object2) {
		var value1 = object1[propertyName];
		var value2 = object2[propertyName];
		if (value1 < value2) {
			return - 1;
		} else if (value1 > value2) {
			return 1;
		} else {
			return 0;
		}
	};
}
运行一下

这个函数定义看起来有点复杂,但实际上无非就是在一个函数中嵌套了另一个函数,而且内部函数前面加了一个return 操作符。在内部函数接收到propertyName 参数后,它会使用方括号表示法来取得给定属性的值。取得了想要的属性值之后,定义比较函数就非常简单了。上面这个函数可以像在下面例子中这样使用。

var data = [{name: "Zachary", age: 28}, {name: "Nicholas", age: 29}];
data.sort(createComparisonFunction("name"));
alert(data[0].name); //Nicholas
data.sort(createComparisonFunction("age"));
alert(data[0].name); //Zachary

这里,我们创建了一个包含两个对象的数组data。其中,每个对象都包含一个name 属性和一个age 属性。在默认情况下,sort()方法会调用每个对象的toString()方法以确定它们的次序;但得到的结果往往并不符合人类的思维习惯。因此,我们调用createComparisonFunction("name")方法创建了一个比较函数,以便按照每个对象的name 属性值进行排序。而结果排在前面的第一项是name为"Nicholas",age 是29 的对象。然后,我们又使用了createComparisonFunction("age")返回的比较函数,这次是按照对象的age 属性排序。得到的结果是name 值为"Zachary",age 值是28 的对象排在了第一位。

5.5.4 函数内部属性

在函数内部,有两个特殊的对象:arguments 和this。其中,arguments 在第3 章曾经介绍过,它是一个类数组对象,包含着传入函数中的所有参数。虽然arguments 的主要用途是保存函数参数,但这个对象还有一个名叫callee 的属性,该属性是一个指针,指向拥有这个arguments 对象的函数。请看下面这个非常经典的阶乘函数。

function factorial(num) {
	if (num <= 1) {
		return 1;
	} else {
		return num * factorial(num - 1)
	}
}

定义阶乘函数一般都要用到递归算法;如上面的代码所示,在函数有名字,而且名字以后也不会变的情况下,这样定义没有问题。但问题是这个函数的执行与函数名factorial 紧紧耦合在了一起。为了消除这种紧密耦合的现象,可以像下面这样使用arguments.callee。

function factorial(num) {
	if (num <= 1) {
		return 1;
	} else {
		return num * arguments.callee(num - 1)
	}
}
运行一下

在这个重写后的factorial()函数的函数体内,没有再引用函数名factorial。这样,无论引用函数时使用的是什么名字,都可以保证正常完成递归调用。例如:

var trueFactorial = factorial;
factorial = function(){
    return 0;
};
alert(trueFactorial(5)); //120
aler t(factorial(5)); //0

在此,变量trueFactorial 获得了factorial 的值,实际上是在另一个位置上保存了一个函数的指针。然后,我们又将一个简单地返回0 的函数赋值给factorial 变量。如果像原来的factorial()那样不使用arguments.callee,调用trueFactorial()就会返回0。可是,在解除了函数体内的代码与函数名的耦合状态之后,trueFactorial()仍然能够正常地计算阶乘;至于factorial(),它现在只是一个返回0 的函数。

函数内部的另一个特殊对象是this,其行为与Java 和C#中的this 大致类似。换句话说,this引用的是函数据以执行的环境对象——或者也可以说是this 值(当在网页的全局作用域中调用函数时,this 对象引用的就是window)。来看下面的例子。

window.color = "red";
var o = { color: "blue" };
function sayColor(){
    alert(this.color);
}
sayColor(); //"red"
o.sayColor = sayColor;
o.sayColor(); //"blue"
运行一下

上面这个函数sayColor()是在全局作用域中定义的,它引用了this 对象。由于在调用函数之前,this 的值并不确定,因此this 可能会在代码执行过程中引用不同的对象。当在全局作用域中调用sayColor()时,this 引用的是全局对象window;换句话说,对this.color 求值会转换成对window.color 求值,于是结果就返回了"red"。而当把这个函数赋给对象o 并调用o.sayColor()时,this 引用的是对象o,因此对this.color 求值会转换成对o.color 求值,结果就返回了"blue"。

请读者一定要牢记,函数的名字仅仅是一个包含指针的变量而已。因此,即使是在不同的环境中执行,全局的sayColor()函数与o.sayColor()指向的仍然是同一个函数。

ECMAScript 5 也规范化了另一个函数对象的属性:caller。除了Opera 的早期版本不支持,其他浏览器都支持这个ECMAScript 3 并没有定义的属性。这个属性中保存着调用当前函数的函数的引用,如果是在全局作用域中调用当前函数,它的值为null。例如:

function outer(){
    inner();
}
function inner(){
    alert(inner.caller);
}
outer();
运行一下

以上代码会导致警告框中显示outer()函数的源代码。因为outer()调用了inter(),所以inner.caller 就指向outer()。为了实现更松散的耦合,也可以通过arguments.callee.caller来访问相同的信息。

function outer(){
    inner();
}
function inner(){
    alert(arguments.callee.caller);
}
outer();
运行一下
IE、Firefox、Chrome 和Safari 的所有版本以及Opera 9.6 都支持caller 属性。

当函数在严格模式下运行时,访问arguments.callee 会导致错误。ECMAScript 5 还定义了arguments.caller 属性,但在严格模式下访问它也会导致错误,而在非严格模式下这个属性始终是undefined。定义这个属性是为了分清arguments.caller 和函数的caller 属性。以上变化都是为了加强这门语言的安全性,这样第三方代码就不能在相同的环境里窥视其他代码了。

严格模式还有一个限制:不能为函数的caller 属性赋值,否则会导致错误。

5.5.5 函数属性和方法

前面曾经提到过,ECMAScript 中的函数是对象,因此函数也有属性和方法。每个函数都包含两个属性:length 和prototype。其中,length 属性表示函数希望接收的命名参数的个数,如下面的例子所示。
function sayName(name){
    alert(name);
}
function sum(num1, num2){
    return num1 + num2;
}
function sayHi(){
    alert("hi");
}
alert(sayName.length); //1
alert(sum.length); //2
alert(sayHi.length); //0
运行一下
以上代码定义了3 个函数,但每个函数接收的命名参数个数不同。首先,sayName()函数定义了一个参数,因此其length 属性的值为1。类似地,sum()函数定义了两个参数,结果其length 属性中保存的值为2。而sayHi()没有命名参数,所以其length 值为0。

在ECMAScript 核心所定义的全部属性中,最耐人寻味的就要数prototype 属性了。对于ECMAScript 中的引用类型而言,prototype 是保存它们所有实例方法的真正所在。换句话说,诸如toString()和valueOf()等方法实际上都保存在prototype 名下,只不过是通过各自对象的实例访问罢了。在创建自定义引用类型以及实现继承时,prototype 属性的作用是极为重要的(第6 章将详细介绍)。在ECMAScript 5 中,prototype 属性是不可枚举的,因此使用for-in 无法发现。

每个函数都包含两个非继承而来的方法:apply()和call()。这两个方法的用途都是在特定的作用域中调用函数,实际上等于设置函数体内this 对象的值。首先,apply()方法接收两个参数:一个是在其中运行函数的作用域,另一个是参数数组。其中,第二个参数可以是Array 的实例,也可以是arguments 对象。例如:

function sum(num1, num2){
    return num1 + num2;
}
function callSum1(num1, num2){
    return sum.apply(this, arguments); // 传入arguments 对象
}
function callSum2(num1, num2){
    return sum.apply(this, [num1, num2]); // 传入数组
}
alert(callSum1(10,10)); //20
alert(callSum2(10,10)); //20
运行一下

在上面这个例子中,callSum1()在执行sum()函数时传入了this 作为this 值(因为是在全局作用域中调用的,所以传入的就是window 对象)和arguments 对象。而callSum2 同样也调用了sum()函数,但它传入的则是this 和一个参数数组。这两个函数都会正常执行并返回正确的结果。

在严格模式下,未指定环境对象而调用函数,则this 值不会转型为window。除非明确把函数添加到某个对象或者调用apply()或call(),否则this 值将是undefined。

call()方法与apply()方法的作用相同,它们的区别仅在于接收参数的方式不同。对于call()方法而言,第一个参数是this 值没有变化,变化的是其余参数都直接传递给函数。换句话说,在使用call()方法时,传递给函数的参数必须逐个列举出来,如下面的例子所示。

function sum(num1, num2){
    return num1 + num2;
}
function callSum(num1, num2){
    return sum.call(this, num1, num2);
}
alert(callSum(10,10)); //20
运行一下

在使用call()方法的情况下,callSum()必须明确地传入每一个参数。结果与使用apply()没有什么不同。至于是使用apply()还是call(),完全取决于你采取哪种给函数传递参数的方式最方便。如果你打算直接传入arguments 对象,或者包含函数中先接收到的也是一个数组,那么使用apply()肯定更方便;否则,选择call()可能更合适。(在不给函数传递参数的情况下,使用哪个方法都无所谓。)

事实上,传递参数并非apply()和call()真正的用武之地;它们真正强大的地方是能够扩充函数赖以运行的作用域。下面来看一个例子。

window.color = "red";
var o = { color: "blue" };
function sayColor(){
    alert(this.color);
}
sayColor(); //red
sayColor.call(this); //red
sayColor.call(window); //red
sayColor.call(o); //blue
运行一下

这个例子是在前面说明this 对象的示例基础上修改而成的。这一次,sayColor()也是作为全局函数定义的,而且当在全局作用域中调用它时,它确实会显示"red"——因为对this.color 的求值会转换成对window.color 的求值。而sayColor.call(this)和sayColor.call(window),则是两种显式地在全局作用域中调用函数的方式,结果当然都会显示"red"。但是,当运行sayColor.call(o)时,函数的执行环境就不一样了,因为此时函数体内的this 对象指向了o,于是结果显示的是"blue"。使用call()(或apply())来扩充作用域的最大好处,就是对象不需要与方法有任何耦合关系。

在前面例子的第一个版本中,我们是先将sayColor()函数放到了对象o 中,然后再通过o 来调用它的;而在这里重写的例子中,就不需要先前那个多余的步骤了。

ECMAScript 5 还定义了一个方法:bind()。这个方法会创建一个函数的实例,其this 值会被绑定到传给bind()函数的值。例如:

window.color = "red";
var o = { color: "blue" };
function sayColor(){
    alert(this.color);
}
var objectSayColor = sayColor.bind(o);
objectSayColor(); //blue
运行一下

在这里,sayColor()调用bind()并传入对象o,创建了objectSayColor()函数。object-SayColor()函数的this 值等于o,因此即使是在全局作用域中调用这个函数,也会看到"blue"。这种技巧的优点请参考第22 章。

支持bind()方法的浏览器有IE9+、Firefox 4+、Safari 5.1+、Opera 12+和Chrome。

每个函数继承的toLocaleString()和toString()方法始终都返回函数的代码。返回代码的格式则因浏览器而异——有的返回的代码与源代码中的函数代码一样,而有的则返回函数代码的内部表示,即由解析器删除了注释并对某些代码作了改动后的代码。由于存在这些差异,我们无法根据这两个方法返回的结果来实现任何重要功能;不过,这些信息在调试代码时倒是很有用。另外一个继承的valueOf()方法同样也只返回函数代码。


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